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专利号: 2022107034272
申请人: 郑州铁路职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种毫米波波束空间混合波束赋形方法,其特征在于,所述方法包括:获取毫米波大规模MIMO波束空间信道矩阵 ,其中, , 表示透镜阵列所包含覆盖整个波束空间的 个正交方向波束的导向矢量,N为构建的毫米波大规模MIMO波束空间系统的基站侧待配置的透镜阵列数;

基于预设迭代次数I,迭代计算毫米波大规模MIMO波束空间系统的和速度,并在计算次数达到最大预设迭代次数后,由多次迭代计算得到的和速度中选取最大的和速度,I的取值为大于1的正整数;

确定计算所述最大的和速度所使用的模拟预编码矩阵为最优模拟波束赋形矩阵,所使用的数字预编码矩阵为最优数字波束赋形矩阵;

其中,每次计算毫米波大规模MIMO波束空间系统的和速度的过程包括:根据当前的概率分布函数 生成S个模拟预编码矩阵样本 ,其中,, ,S为大于1的样本数;

基于所述毫米波大规模MIMO波束空间信道矩阵 和第s个模拟预编码矩阵样本 ,确定等效信道 ;

根据所述等效信道 ,利用维纳滤波算法计算数字预编码矩阵 ;

根据 和 ,利用所述模拟预编码矩阵样本和所述数字预编码矩阵 进行计算,得到所述毫米波大规模MIMO波束空间系统的S个和速度 ;

其中, 表示第 个用户的信噪比, 是 的第 列,K为单天线用户数, 是包含K个用户的信道矩阵,0< ≤K;

若非最后一次迭代,利用最小化交叉互熵更新当前的概率分布函数 ,在下一次迭代计算中使用更新后的概率分布函数 。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:利用所述最优模拟波束赋形矩阵和所述最优数字波束赋形矩阵构建新的MIMO波束空间系统。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据当前的概率分布函数 生成S个模拟预编码矩阵样本 ,包括:确定当前的概率参数 ,基于所述当前的概率参数 生成随机样本 ;

根据 矩阵和所述随机样本 进行变换得到S个模拟预编码矩阵样本 ;

其中, , 为RF链的数量,为对角化的预设模拟预编码矩阵 的非零向量元素 构成的N×1向量,N为所述毫米波大规模MIMO波束空间系统的透镜阵列数;

所述 中的每个元素具有概率函数的伯努利随机变量,所述伯努利随机变量包括:;

与 有关的伯努利族为 , 。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:对每次计算得到的毫米波大规模MIMO波束空间系统的S个和速度由大至小进行排序。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,利用最小化交叉互熵更新当前的概率分布函数 ,包括:根据当前的概率参数 和 得到更新后的概率分布函数;

其中, 是更新 的平滑常数, , , ,为保留的精英数。

6.一种毫米波波束空间混合波束赋形装置,其特征在于,包括:获取单元,用于获取毫米波大规模MIMO波束空间信道矩阵 ,其中,, 表示透镜阵列所包含覆盖整个波束空间的 个正交方向波束的导向矢量,N为构建的毫米波大规模MIMO波束空间系统的基站侧待配置的透镜阵列数;

迭代计算单元,用于基于预设迭代次数I,迭代计算毫米波大规模MIMO波束空间系统的和速度,并在计算次数达到最大预设迭代次数后,由多次迭代计算得到的和速度中选取最大的和速度,I的取值为大于1的正整数;

优选单元,用于确定计算所述最大的和速度所使用的模拟预编码矩阵为最优模拟波束赋形矩阵,所使用的数字预编码矩阵为最优数字波束赋形矩阵;

其中,每次计算毫米波大规模MIMO波束空间系统的和速度的迭代计算单元,具体用于:根据当前的概率分布函数 生成S个模拟预编码矩阵样本 ,其中,, ,S为大于1的样本数;

基于所述毫米波大规模MIMO波束空间信道矩阵 和第s个模拟预编码矩阵样本 ,确定等效信道 ;

根据所述等效信道 ,利用维纳滤波算法计算数字预编码矩阵 ;

根据 和 ,利用所述模拟预编码矩阵样本和所述数字预编码矩阵 进行计算,得到所述毫米波大规模MIMO波束空间系统的S个和速度 ;

其中, 表示第 个用户的信噪比, 是 的第 列,K为单天线用户数,是包含K个用户的信道矩阵,0< ≤K;

若非最后一次迭代,利用最小化交叉互熵更新当前的概率分布函数 ,在下一次迭代计算中使用更新后的概率分布函数 。

7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:构建单元,用于利用所述最优模拟波束赋形矩阵和所述最优数字波束赋形矩阵构建新的毫米波大规模MIMO波束空间系统。

8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述利用最小化交叉互熵更新当前的概率分布函数 的迭代计算单元,具体用于根据当前的概率参数 和 得到更新后的概率分布函数;

其中, 是更新 的平滑常数, , , ,为保留的精英数。