[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)的牛頓迭代法的大規(guī)模MIMO預(yù)編碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611254924.X
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106788644B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李正權(quán);滿勇強(qiáng);張弛;燕鋒;夏瑋瑋;沈連豐;王兵;胡靜;宋鐵成
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B7/0456;H04B7/0413
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于改進(jìn)的牛頓迭代法的大規(guī)模MIMO預(yù)編碼方法，其特征在于，包括：

(1)估計大規(guī)模MIMO的信道矩陣，通過得到的信道矩陣計算RZF預(yù)編碼矩陣；該步驟具體包括：

(1-1)設(shè)置大規(guī)模MIMO發(fā)射天線數(shù)量為M，接收天線數(shù)量為K，信道為慢衰落信道，則信道向量為：

h_k～CN(0_M×1，Φ)，k＝1，...,K

式中，h_k表示第k個信道向量，h_k～CN(0_M×1，Φ)表示h_k服從均值為0_M×1方差為Φ的分布，0_M×1表示M行1列的0矩陣，Φ是信道的相干矩陣，具有有界的譜范數(shù)；

(1-2)對信道向量進(jìn)行估計，得到信道向量的估計值為：

式中，z_k是與h_k獨立同分布的信道估計噪聲，z_k～CN(0_M×1,Φ)，τ代表信道估計的質(zhì)量，如果τ值為0則表明系統(tǒng)擁有高質(zhì)量的信道估計，τ值為1則表明系統(tǒng)得到的信道估計沒有任何意義；

(1-3)根據(jù)信道向量的估計值得到信道矩陣的估計值為

(1-4)根據(jù)信道矩陣的估計值計算得到RZF預(yù)編碼矩陣為：式中β是確保G_RZF滿足的功率約束因子，其中tr(·)表示矩陣的跡，P是實際發(fā)送功率；ξ是公式的優(yōu)化系數(shù)，I_K是一個K×K的單位矩陣；

(2)采用改進(jìn)的牛頓迭代法對RZF預(yù)編碼矩陣中的逆矩陣進(jìn)行估計，將矩陣求逆運算轉(zhuǎn)化成矩陣加法和矩陣乘法運算，其中，改進(jìn)的牛頓迭代法是構(gòu)建高階迭代式，將位于0附近的特征值經(jīng)過變換，使其更加靠近1，1附近的特征值保持不變，從而加快牛頓迭代的收斂速度；該步驟具體包括：

(2-1)令矩陣初始值δ_e＝λ_max(T₀)，δ_r＝λ_min(T₀)，λ_max(T₀)表示矩陣T₀的最大特征值，λ_min(T₀)表示矩陣T₀的最小特征值；

(2-2)按照以下步驟進(jìn)行迭代：

a)令i＝1；

b)計算T_i＝(2I-T_i-1X)T_i-1，I為單位矩陣；

c)令A(yù)_i＝T_iX，判斷是否小于1/4，若是則執(zhí)行d)，若否執(zhí)行f)；

d)計算T_i+1＝(γ₃(T_iX)²+γ₂(T_iX)+γ₁I)T_i，其中，

e)令A(yù)_i+1＝T_i+1X，i＝i+1；

f)i＝i+1，并返回至b)，直至迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)停止，求得最后的X；

(2-3)將求得的X帶入公式得到G_RZF；

(3)利用得到的預(yù)編碼矩陣對發(fā)送信號進(jìn)行預(yù)編碼。

2.如權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)的牛頓迭代法的大規(guī)模MIMO預(yù)編碼方法，其特征在于：步驟(3)具體包括：

利用得到的預(yù)編碼矩陣G_RZF對發(fā)送信號進(jìn)行預(yù)編碼，得到編碼后的信號為x＝G_RZFS，式中，S表示發(fā)送信號矩陣。