[发明专利]基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法及系统

说明书

本发明提供一种基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法及系统，所述方法包括：在大规模天线系统中，同时考虑用户间干扰、每个用户多数据流间干扰以及噪声，建立基于最大化单位功率传输速率的能量效率模型；基于能量效率模型，通过块对角化算法求解出最优的无约束模拟预编码矩阵和最优的无约束模拟结合码矩阵；对最优的无约束模拟预编码矩阵和最优的无约束模拟结合码矩阵进行量化并添加恒模约束，得到最优模拟预编码矩阵和最优模拟结合码矩阵；固定最优模拟预编码矩阵和最优模拟结合码矩阵，通过凸优化算法求解出最优基带预编码矩阵和最优基带结合码矩阵。本发明在保证多用户多流大规模天线系统的可靠性的同时，有效提高了系统的能量效率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是指一种基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法及系统。

背景技术

大规模天线技术需要在基站端部署成百上千根天线。传统的4G无线通信系统采用全数字预编码技术，每根天线都需要配置一条射频链路，使得成本高昂。5G无线通信系统中，混合预编码可以很好地解决成本问题。

在下行多用户多流大规模天线混合预编码系统中，用户接收到的信息往往存在较为严重的数据流间干扰和用户间干扰。因为最大化能量效率问题是对频谱效率和总功率进行折中，所以在研究最大化能量效率时，需要同时考虑用户间干扰影响、每个用户多数据流间干扰影响和噪声影响。而目前在5G无线通信系统中，依然存在能量效率较低，以及用户间干扰和每个用户多数据流间干扰显著影响系统性能的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法及系统，以解决在5G无线通信系统中存在的能量效率较低，以及用户间干扰和每个用户多数据流间干扰显著影响系统性能的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下方案：

一种基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法，所述基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法包括：

在大规模天线系统中，同时考虑用户间干扰、每个用户多数据流间干扰以及噪声，建立基于最大化单位功率传输速率的能量效率模型；

基于所述能量效率模型，通过块对角化算法(Block Diagonalization，BD)求解出最优的无约束模拟预编码矩阵和最优的无约束模拟结合码矩阵；

对所述最优的无约束模拟预编码矩阵和最优的无约束模拟结合码矩阵进行量化并添加恒模约束，得到最优模拟预编码矩阵和最优模拟结合码矩阵；

固定所述最优模拟预编码矩阵和最优模拟结合码矩阵，通过凸优化算法求解出最优基带预编码矩阵和最优基带结合码矩阵。

其中，所述基于最大化单位功率传输速率的能量效率模型，表示为：

其中，F_RF表示模拟预编码矩阵，F_BB表示基带预编码矩阵，W_RF表示模拟结合码矩阵，W_BB表示基带结合码矩阵，P_total表示总功耗；