[发明专利]基于匈牙利算法的MIMO发射机混合预编码器设计方法及装置

权利要求书

1.一种基于匈牙利算法的MIMO发射机混合预编码器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据信道矩阵及注水算法计算全数字预编码器；

S2，对模拟预编码器和数字预编码器进行初始化；

S3，根据匈牙利算法更新所述模拟预编码器；

S4，根据最小二乘法更新所述数字预编码器；

S5，判断是否达到终止更新条件，若达到，执行S6，若未达到，则执行S3继续更新；

S6，根据有限功率约束对数字预编码器进行归一化；

其中，所述S2进一步包括：将所述模拟预编码器F_RF初始化为固定子连接矩阵，移相器均设置为0相位；将所述数字预编码器初始化为其中，为所述数字预编码矩阵，为所述信道矩阵，为模拟预编码器矩阵，N_R为接收机的天线数，N_T为发射机的天线数，N_RF为发射机与接收机的射频链路数，N_s为待发送的数据流数，M为发射机每根射频链路连接的天线数，F_opt为所述全数字预编码器；

其中，所述混合预编码器被射频链路分为连接射频链路与发射天线的所述模拟预编码器和连接数据流与射频链路的所述数字预编码器两部分，所述模拟预编码器为可调整天线与射频链路间连接关系的动态子连接结构，由开关组成的动态连接网络与天线处的恒模移相器构成；

其中，所述混合预编码器以优化加性高斯白噪声条件下香农公式所给出的频谱效率为优化目标，以最小化混合预编码器和全数字预编码器的距离实现所述优化目标，以有限发射功率和动态子连接结构为约束条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每根射频链路连接的天线数为固定值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移相器为无限精度连续取值的移相器或低精度离散取值的移相器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3进一步包括：

S301，写出距离矩阵D，其中以及对应的相位矩阵

S302，令D^*＝[D，D，...，D]共M个D拼成一个方阵，利用图论中的匈牙利算法求最小匹配；

S303，根据矩阵D^*与D中元素的对应关系以及所述最小匹配，得到每根天线i对应的射频链路k，以在对应位置更新为F_RF(i，k)＝e^jΘ(i，k)，所述模拟预编码器的其余位置均更新为0。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终止更新条件包括：

本轮更新的减小量小于预设阈值∈；或

本轮更新后达到预设的最大迭代次数N_iter。

6.一种基于匈牙利算法的MIMO发射机混合预编码器设计装置，其特征在于，包括：

计算模块，用于根据信道矩阵及注水算法计算全数字预编码器；

初始化模块，用于对模拟预编码器和数字预编码器进行初始化；

第一更新模块，用于根据匈牙利算法更新所述模拟预编码器；

第二更新模块，用于根据最小二乘法更新所述数字预编码器；

迭代模块，用于判断是否达到终止更新条件，若达到，执行处理模块，若未达到，则执行所述第一更新模块继续更新；

处理模块，用于根据有限功率约束对数字预编码器进行归一化；

其中，所述初始化模块具体用于，将所述模拟预编码器F_RF初始化为固定子连接矩阵，移相器均设置为0相位；将所述数字预编码器初始化为其中，为所述数字预编码矩阵，为所述信道矩阵，为模拟预编码器矩阵，N_R为接收机的天线数，N_T为发射机的天线数，N_RF为发射机与接收机的射频链路数，N_s为待发送的数据流数，M为发射机每根射频链路连接的天线数，F_opt为所述全数字预编码器；

其中，所述混合预编码器被射频链路分为连接射频链路与发射天线的所述模拟预编码器和连接数据流与射频链路的所述数字预编码器两部分，所述模拟预编码器为可调整天线与射频链路间连接关系的动态子连接结构，由开关组成的动态连接网络与天线处的恒模移相器构成；

其中，所述混合预编码器以优化加性高斯白噪声条件下香农公式所给出的频谱效率为优化目标，以最小化混合预编码器和全数字预编码器的距离实现所述优化目标，以有限发射功率和动态子连接结构为约束条件。