[发明专利]一种基于子带等效信道矩阵条件数的混合预编码方法

权利要求书

1.一种基于子载波等效信道矩阵条件数的混合预编码方法，该方法用于单用户毫米波MIMO系统，设定系统中在基站BS处配置了N_TX根发射天线，具有N_RF根射频链，用F_RF表示发送端N_TX×N_RF维的宽带射频模拟预编码矩阵，基站所有天线与用户之间的毫米波信道表示为H；其特征在于，所述混合预编码方法包括以下步骤：

S1、基站基于SRS的信道估计得到各个子载波的信道矩阵H[k]；

S2、基站基于所有子载波互信息之和最大化原则设计得到射频模拟预编码矩阵F_RF；

S3、基站得到所有子载波基带等效信道矩阵H[k]F_RF，并计算相应的条件数，具体为：

设任意可逆矩阵A的条件数定义如下：

κ(A)＝||A||·||A^-1||

即矩阵的条件数等于该矩阵范数与其逆矩阵范数的积，即当信道矩阵较奇异时，其条件数会比较大，相应的信道条件就越差；将条件数设定为基于矩阵的2-范数，此时：

其中σ₁(A)表示矩阵A的最大奇异值，σ_n(A)表示矩阵A的最小奇异值；

S4、基站根据预设的误码率性能要求，按比例分配子载波采用迫零预编码方法或者矢量扰动预编码方法，根据步骤S3的结果，选择信道条件相对较好的部分子载波使用迫零预编码方法进行预编码，剩下的子载波使用矢量扰动预编码方法进行预编码；

所述矢量扰动预编码方法的具体方法为：

S41在发送端进行混合矢量扰动预处理，具体包括：

S411、将射频模拟预编码矩阵F_RF进行QR分解后表示为：

F_RF＝Q_TR_T (1)

其中为半酉矩阵，为上三角矩阵；

S412、设基带处理模块F_BB由数字预处理模块F_D和F_P构成，根据发送端模块的输出与接收端用户之间的等效信道矩阵关系：

H_e＝HF_RFF_P (2)

下标e用于表示H_e为等效信道；令根据公式1，则：

H_e＝HQ_T (3)

得到基带数字预处理模块F_D：

S413、在基带数字预处理模块F_D对原始数据符号s进行矢量扰动，得到发送端预编码后的信号：

其中P表示子载波上的平均发送信号功率，功率归一化因子为：

β＝||F_RFF_BB(s+τl)||²＝||Q_TF_D(s+τl)||²＝||F_D(s+τl)||² (6)

τ是一个正实数，τ的取值由调试符号星座图案决定τ＝2(|c|_max+△/2)，其中|c|_max为调制星座点最大幅度的绝对值，同时△为星座点间的最小欧几里得距离，扰动向量通过求解l＝argmin||F_D(s+τl)||²得到；

S414、发送端经过混合矢量扰动预处理后，系统整体模型为：

S42、基站将子载波上的调制符号矢量u叠加扰动向量l，分别乘以基带数字预编码矩阵和射频模拟预编码矩阵，得到信号矢量：

s′＝F_RFF_BB(u+τl) (8)

S43、基站通过对子载波上的调制符号矢量u的功率归一化获得发射信号矢量x＝u/β′，其中β′＝||s′||²；

S5、基站向用户发送子载波预编码标识，用户根据子载波采用的预编码方法选择相应的处理方法。