[发明专利]一种大规模天线的预编码方法

摘要

本发明提供了一种大规模天线Massive MIMO的预编码方法，用以解决现有技术中Massive MIMO系统误码率高、能量效率低的问题。所述方法包括：得到Massive MIMO系统的数学优化模型；设计接收端基带解码矩阵；设计发射端基带预编码矩阵；设计发射端射频预编码矩阵；输出基带与射频混合预编码矩阵。本发明的基带与射频混合预编码方法，以最小化均方误差为准则，结合凸优化和粒子群蚁群迭代优化的方法，迭代速率快，得到的混合预编码，相比传统的预编码方法能更好地降低系统的误码率，同时，相比全数字基带预编码，本发明的方法硬件实现成本低，能量效率高。

主权项

1.一种大规模天线Massive MIMO的预编码方法，其特征在于，所述方法包括：得到Massive MIMO的数学优化模型；设计接收端基带解码矩阵；设计发射端基带预编码矩阵；设计发射端射频预编码矩阵；输出基带与射频混合预编码矩阵；其中，射频预编码采用部分连接架构，每条射频链路连接到部分的天线；其中，所述Massive MIMO的数学优化模型为：其中，MSE_k表示均方误差矩阵，W_k为接收端基带解码矩阵，H_k为第k个子载波上的信道矩阵，σ²表示方差，为N_s阶的单位矩阵，所述M为基站端的天线根数，N为用户端的天线根数，N_s为基站与用户之间传送的数据流数目，N_rf为发射端的射频链路数目，N_c为OFDM子载波数，tr(·)表示矩阵的迹运算，(·)^*表示矩阵的共轭转置，F_k为发射端基带预编码矩阵，F_RF为发射端射频预编码矩阵，P_T为基站端发射功率；其中，所述设计接收端基带处理矩阵，进一步包括：将对W_k求导，得到其中，所述Wk为接收端基带解码矩阵，Wk是N×Ns矩阵；其中，所述设计发射端基带预编码矩阵，进一步包括：给定Wk和FRF，式(6)转化为：构造一个拉格朗日函数：其中，所述设计发射端射频预编码矩阵，进一步包括：利用粒子群蚁群优化PSACO方法设计射频预编码矩阵FRF；其中，所述PSACO方法设计射频预编码矩阵FRF，进一步包括如下步骤：步骤S101，初始化Fk满足预设功率限制；步骤S102，初始化PSACO的粒子位置矩阵、速度矩阵、个体最优位置和全局最优位置；步骤S103，根据闭式解计算Wk；步骤S104，根据闭式解计算Fk；步骤S105，利用粒子群蚁群算法计算所有粒子的适应值并进行相互比较，得到全局最优位置，对应到FRF矩阵中的相位值；步骤S106，更新粒子速度矩阵和位置矩阵；步骤S107，重复步骤S103至步骤S106直到收敛至预设精度，得到混合预编码矩阵Fk和FRF。