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专利号: 2023103082765
申请人: 成都大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.大规模MIMO基于多连接结构的模拟预编码方法,其特征在于:所述的模拟预编码方法基于这样一种多连接结构的大规模MIMO,其每一发射天线连接J个射频链路,定义所述J为多连接因子,1≤J≤NRF;

每一射频链路连接JM个发射天线,所需移相器数量为J*NTX;其中M=NTX/NRF;NTX和NRF分别为发射天线数和射频链路数;

模拟预编码矩阵FRF为NTX×NRF阶块对角稀疏矩阵,由Q‑1个KM×K阶子矩阵和1个(NTX‑(Q‑1)KM)×(NRF‑(Q‑1)K)阶子矩阵顺次构成其块对角,其余元素全部设置为零;

包括以下步骤:

步骤1:求解模拟预编码矩阵FRF的前Q‑1个子矩阵;

初始设定q=1;

步骤101.遍历发射天线

nTX=(q‑1)KM+1,(q‑1)KM+2,...,qKM中的每一发射天线,在信道矩阵H的第nTX列所有K个信道系数 中选择出其中幅度最大的J个,对应的接收天线序号记为步骤102.则模拟预编码矩阵FRF的第 个元素其中 表示信道矩阵H中元素 的相位;

步骤103.上述遍历过程中,若某一接收天线对应的信道系数被选中达JM次,则在后续选择过程中将该信道系数从候选集合中删除;

步骤104.分别令q=2,3,…Q‑1;重复步骤101‑103;

步骤2:求解模拟预编码矩阵FRF的第Q个子矩阵;

步骤201.对发射天线nTX=(Q‑1)KM+1,(Q‑1)MM+2,...,NTX,在信道矩阵H的第nTX列的前NRF‑(Q‑1)K个信道系数 中选择出幅度最大的J个,对应的接收天线序号记为 J为所述多连接因子;

步骤202.则模拟预编码矩阵FRF的第 个元素其中 表示信道矩阵H中元素 的相位;

步骤203.在上述过程中,若某一接收天线对应的信道系数被选中达JM次,则在后续查找中将该信道系数从候选集合中删除;

步骤3.集合步骤1和步骤2中得到的全部元素,组合形成模拟预编码矩阵FRF;

所述信道矩阵

表示基站第nTX个发射天线到第k个接收天线的信道系数, 和 分别表示 的幅度和相位;

算符 表示对NRF/K向上取整;

K为接收天线数。

2.根据权利要求1所述的大规模MIMO中基于动态子阵列的模拟预编码方法,其特征在于,多连接因子J=1或NRF。

3.大规模MIMO基于多连接结构的混合预编码方法,其特征在于,包括计算数字预编码矩阵,所述数字预编码矩阵的计算方法为以下两种中任意一种:方法1:

计算等效信道矩阵G=HFRF,

对G实施奇异值分解,即

H

G=UΣV

上式中,U、Σ和V分别表示等效信道矩阵G的左奇异矩阵、奇异值矩阵和右奇异矩阵,上标H表示矩阵的共轭转置;

取右奇异矩阵V的前NS列,即得数字预编码矩阵FBB=V(1:NS),NS为待发送的独立数据流数;

方法2:

数字预编码矩阵

其中等效信道矩阵G=H*FRF,G的上标H表示矩阵的厄密(Hermitian)转置运算,|| ||F表示矩阵的弗罗贝尼乌斯(Frobenius)范数,K为接收天线总数;

其中H和FRF分别为信道矩阵和模拟预编码矩阵,计算方法如下:模拟预编码矩阵FRF为NTX×NRF阶块对角稀疏矩阵,由Q‑1个KM×K阶子矩阵和1个(NTX‑(Q‑1)KM)×(NRF‑(Q‑1)K)阶子矩阵顺次构成其块对角,其余元素全部设置为零;

计算方法包括以下步骤:

步骤1:求解模拟预编码矩阵FRF的前Q‑1个子矩阵;

初始设定q=1;

步骤101.遍历发射天线

nTX=(q‑1)KM+1,(q‑1)KM+2,...,qKM中的每一发射天线,在信道矩阵H的第nTX列所有K个信道系数 中选择出其中幅度最大的J个,对应的接收天线序号记为步骤102.则模拟预编码矩阵FRF的第 个元素其中 表示信道矩阵H中元素 的相位;

步骤103.上述遍历过程中,若某一接收天线对应的信道系数被选中达JM次,则在后续选择过程中将该信道系数从候选集合中删除;

步骤104.分别令q=2,3,…Q‑1;重复步骤101‑103;

步骤2:求解模拟预编码矩阵FRF的第Q个子矩阵;

步骤201.对发射天线nTX=(Q‑1)KM+1,(Q‑1)KM+2,...,NTX,在信道矩阵H的第nTX列的前NRF‑(Q‑1)K个信道系数 中选择出幅度最大的J个,对应的接收天线序号记为

步骤202.则模拟预编码矩阵FRF的第 个元素其中 表示信道矩阵H中元素 的相位;

步骤203.在上述过程中,若某一接收天线对应的信道系数被选中达JM次,则在后续查找中将该信道系数从候选集合中删除;

步骤3.集合步骤1和步骤2中得到的全部元素,组合形成模拟预编码矩阵FRF;

所述信道矩阵

表示基站第nTX个发射天线到第k个接收天线的信道系数,和 分别表示 的幅度和相位;

算符 表示对NRF/K向上取整;K为接收天线数。