[發明專利]一種基于幾何構造的毫米波數字模擬混合預編碼設計方法

有效

• 申請號: 201710342820.2
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107104719B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 黃永明;蘇敏華;章建軍;張鋮
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于幾何構造的毫米波數字模擬混合預編碼設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據發射端天線與接收端天線的信道狀態信息計算純數字預編碼矩陣F_D＝[f_D,1,f_D,2,…,f_D,U]；其中U為接收端用戶數；

(2)對純數字預編碼矩陣F_D進行矩陣分解，分解為模擬預編碼矩陣F_RF和數字預編碼矩陣F_BB的乘積，即：F_D＝F_RFF_BB；

(3)設置數字預編碼矩陣F_BB中的系數f_i(n)；

(4)得到關于第i個用戶的模擬域相位φ_m,M+n的非線性方程：

其中f_D,i＝[f_D,i(1),f_D,i(2),…,f_D,i(N_t)]^T，m＝1,2,...,N_t，n＝1,2,...,N_i，N_t是發射天線數，N_i(i＝1,…,U)為支持發射端第i個數據流傳輸的射頻鏈路數；

(5)求解步驟(4)中的非線性方程，得到模擬域相位φ_m,n，進而得到模擬預編碼矩陣F_RF；

步驟(5)中通過構造復平面上的三角形來求解步驟(4)中的非線性方程，包括如下步驟：

(5.1)參數配置，取：

d＝f_D,i(m)

b_n＝f_i(n)＝||f_D,i||_∞/N_i,n＝1,2,...,N_i

將d與b_n按照模值大小從大到小排列，n＝1,2,...,N_i；

其中||·||_∞表示取列向量中值最大的元素值；

(5.2)假設|b₁|≥…≥|b_k|≥|d|≥|b_k+1|≥…≥|b_N|，令：

(5.3)定義三角形的三條邊為：

c＝|v₁|

m從2開始遞增取值，直到滿足條件：|a-b|≤c；此時c即三角形最長邊，a、b為三角形另兩條邊；

(5.4)計算三角形(a,c)邊的夾角β和(b,c)邊的夾角α：

定義

其中γ_n表示v_n的幅角，即γ_n＝argv_n；

(5.5)得到非線性方程中模擬預編碼矩陣元素的相位φ_m,M+n與θ_n之間存在線性關系：

(5.6)根據步驟(5.5)中三角形夾角與模擬預編碼矩陣中各元素相位之間的線性關系，計算矢量的相位，得到F_RF的值。

2.根據權利要求1所述的基于幾何構造的毫米波數字模擬混合預編碼設計方法，其特征在于，數字預編碼矩陣F_BB中的系數f_i(n)設置如下：

|f₁(1)|＝|f₁(2)|＝…＝|f₁(N₁)|

|f₂(1)|＝|f₂(2)|＝…＝|f₂(N₂)|

|f_U(1)|＝|f_U(2)|＝…＝|f_U(N_U)|

其中|·|表示矢量取模運算。