[发明专利]一种基于共轭梯度法的大规模MIMO预编码方法

权利要求书

1.一种基于共轭梯度法的大规模MIMO预编码方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：估计大规模MIMO下的信道矩阵，通过估计的信道矩阵计算RZF预编码矩阵；

步骤2：将RZF预编码矩阵代入发射信号表达式中，整理成线性方程组At＝s的形式；利用共轭梯度法对线性方程组进行求解，最终得到发射信号表达式。

2.根据权利要求1所述的基于共轭梯度法的大规模MIMO预编码方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：

1-1：假设大规模MIMO发射端天线数量为M，接收端天线数量为K，信道为慢衰落信道，则信道矩阵为：

式中，h_k表示发射端到第k个接收天线的信道向量，服从均值为0_M×1方差为Φ的高斯分布，0_M×1表示M行1列的0矩阵，矩阵Φ是信道的相干矩阵，具有有界的谱范数；

1-2：对信道向量进行估计，得到信道向量的估计值为：

式中，n_k是信道估计噪声，与h_k独立同分布，服从均值为0_M×1方差为Φ的高斯分布，τ是信道估计质量，如果τ值为0则表明系统拥有高质量的信道估计，能够准确估计信道信息，τ值为1则表明系统得到的信道估计没有任何意义；

1-3：根据信道向量的估计值得到信道矩阵的估计值为

1-4：根据信道矩阵的估计值计算得到RZF预编码矩阵为：

式中β是确保G_RZF满足条件的功率约束因子，其中tr(·)表示矩阵的迹，P是实际发射功率，ζ是公式的优化系数，I_k是一个K×K的单位矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于共轭梯度法的大规模MIMO预编码方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

2-1：令矩阵代入RZF预编码矩阵得到发射信号向量为：

x＝Gs，

式中矩阵G是预编码矩阵，向量s是接收端所需的信号向量，将RZF预编码矩阵代入发射信号向量中得到：

设置t＝A^-1s，得到线性方程组为：

At＝s

发射信号向量为：

2-2：按照以下步骤对向量t进行求解：

a)设置矩阵Λ是矩阵A的主对角矩阵，初始值为t₀＝D^-1s，r₀＝s-At₀，p₀＝r₀；

b)设置迭代次数K；

c)计算

d)计算t_k+1＝t_k+μ_kp_k；

e)计算r_k+1＝r_k-μ_kAp_k；

f)计算

g)计算p_k+1＝r_k+η_kp_k；

h)令迭代次数减1，如果不为0，继续执行步骤c)；否则结束迭代，得到向量t；

2-3：将求得的向量t带入发射信号向量中得到

4.权利要求1-3任一项所述的基于共轭梯度法的大规模MIMO预编码方法在5G通信领域的应用。