[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

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是一种基于子带等效信道矩阵条件数的混合预编码方法。本发明在基站的预编码中采用混合预编码，根据子带等效信道的条件数大小确定合适的预编码方案，当子带条件数较小时采用混合迫零预编码，当子带条件数较大时采用混频矢量扰动预编码，这样能够以较低的复杂度改善系统的整体误码率性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是一种基于子带等效信道矩阵条件数的混合预编码方法。

背景技术

毫米波技术和大规模多输入多输出(Muti-Input Muti-Output,MIMO)技术被认为是为来5G关键技术的一部分，因此引起了学术界和工业界的广泛关注。毫米波具有大量可利用的频谱资源，有希望使下一代移动通信的数据传输速率提高到Gbps以上。结合毫米波传播特性和大规模天线阵列的特性，混合预编码技术成为毫米波大规模MIMO系统中重要的信号处理方法，它能有效抵抗多径衰落，减少传输数据流之间干扰，从而提高频谱效率。混合预编码也即联合了数字预编码和模拟预编码的一项预编码技术。

对于单用户宽带毫米波MIMO系统，目前常用的有混合迫零预编码方法，如图1所示，基站BS处配置了N_TX根发射天线，具有N_RF根射频链，并且N_RF＜＜N_TX，用户端配置了N_RX根天线，一般来说，用户端天线数较少，因此我们认为用户端每根天线均配置了一根射频链，这样用户接收的数据流数S就和用户端的射频链数相等。同时我们设定基站使用S根射频链来支持用户的数据流传输，即N_RF＝S。基站所有天线与用户之间的毫米波信道表示为H。如图2所示，单用户毫米波MIMO系统使用混合ZF预编码的下行传输：

首先，基站基于SRS的信道估计获得各个子载波上的信道矩阵H[k]，计算出频域信道间采样协方差矩阵对其进行特征值分解得到令表示由矩阵R的N_RF个主特征值向量构成的矩阵。

其次得到模拟预编码矩阵F_RF：

其中A表示任意一个N_RF×N_RF维的满秩矩阵。为了满足射频模拟预编码矩阵F_RF的恒模限制，最终得到:

然后得到每子载波上的基带数字预编码矩阵F_BB[k]：

F_BB[k]＝H_e[k]^H(H_e[k]H_e[k]^H)^-1

其中H_e[k]＝H[k]F_RF表示子载波k上的基带等效信道。基站将各个子载波上的调制符号矢量u[k]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[k]＝F_RFF_BB[k]u[k]。

最后，基站通过对各个子载波上的信号矢量u[k]的功率归一化获得发射信号矢量x[k]＝u[k]/β_k，其中β_k＝||s[k]||²。

假设基站获得理想CSIT，经过下行信道H[k]，子载波k接收到的下行传输信号为其中u_k为基站在子载波k上发送的调制符号，n_k为子载波k上的高斯白噪声。

首先，用户通过基于UERS的等效信道估计获得

然后，用户将接收到的下行传输信号y_k乘以得到调制符号