[发明专利]一种低复杂度的基于GP的改进混合波束成形方法

说明书

本发明公开了一种低复杂度的基于GP的改进混合波束成形方法，改善了现有技术中混合波束成形计算复杂度较高的问题。该发明含有以下步骤，(1)、计算最优波束成形矩阵F_opt，低精度码本A_l，高精度码本A_h；(2)、初始化参数F_RF，F_BB，F_res，Λ，i；(3)、在低精度码本A_l中进行初次搜索，令i＝i+1；(4)、在步骤(3)中找到的原子基础上，使用小型高精度码本A_h进行二次搜索；(5)、更新模拟域波束成形矩阵F_RF；(6)、按照梯度追踪方法，更新数字域波束成形矩阵F_BB；(7)、更新残差矩阵F_res，(8)、如果i＜N_RF，回到步骤(3)，否则继续步骤(9)；(9)、输出F_BB，F_RF。该技术能够在不影响系统性能的情况下，降低系统计算复杂度的低复杂度。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种低复杂度的基于GP的改进混合波束成形方法。

背景技术

随着信息通信技术的飞速发展，各种无线设备和终端的大规模接入，高质量高速率的数字多媒体业务巨大的服务需求的增长，对无线通信系统提出了新的要求。高密度、高速率、低时延、高吞吐量已经成为人民的日常生活生产中新的特点。VR/AR、物联网、高清视频、云计算等场景逐渐普及，这都归结于第五代(5th Generation，5G)移动通信网络所能够提供的高质量的通信服务。其中，波束成形技术为5G的关键技术之一。

波束成形是天线技术与数字信号处理技术的结合，通过对天线阵列中不同的阵元进行加权处理，从而产生具有特定指向的波束一项技术。波束成形技术将能量集中到某个波束而不是向所有方向传播，大大提高了接收端的信噪比，提高系统性能。波束成形技术在上世纪60年代，最早应用于电子对抗、声呐、相控阵雷达等领域，之后利用该项技术进行数据传输。波束成形技术按照处理方式划分，可以分为数字波束成形技术(DigitalBeamforming，DBF)、模拟波束成形技术(Analog Beamforming，ABF)和混合波束成形技术(Hybrid Beamforming，HBF)。模拟波束成形利用矩阵加权系数通过控制移相器来产生波束信号，所有阵元均连接到一条射频链路上；数字波束成形系统中，每一个阵元均连接一条完整的射频链，通过数字预调制的技术，将基带信号进行处理后，发送到各个天线，最终发送出波束信号，数字波束成形的处理方法更加灵活，自由度更高，相比于模拟波束成形具有更好的性能，但是需要大量的RF设备，成本与能耗都较高；而混合波束波束技术结合二者的优点，在一个系统中使用少量的RF链，每个RF链连接多个阵元。通过这种方式，既可以获得大规模天线带来的阵列增益，又可以降低成本和能耗。