[發明專利]一種在毫米波MIMO系統中基于分層設計的迭代混合預編碼方法

有效

• 申請號: 201910073932.1
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109714091B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 鄒衛霞;張然
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種在毫米波MIMO系統中基于分層設計的迭代混合預編碼方法。所述的毫米波混合預編碼方法包括：步驟a:建立毫米波系統的混合預編碼問題模型；步驟b:引入分層設計的思想，對數模混合預編碼進行設計；步驟c:假設已知最優模擬預編碼，設計數字預編碼以進一步提高系統的頻譜效率；步驟d:提出迭代求解的設計策略，并推導出模擬預編碼的最優解閉式解；步驟e:輸出最優的數字預編碼矩陣和模擬預編碼矩陣。在毫米波MIMO系統中，本發明提出了一種基于分層設計的迭代混合預編碼方法，以實現可以接近無約束數字預編碼的系統性能。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及在毫米波MIMO中基于分層設計的迭代混合預編碼方法。

背景技術

隨著移動智能終端的不斷進步和移動互聯網的飛速發展，人們對無線網絡容量的需求與日俱增。為了滿足人們對移動互聯網及其業務環境的需求，下一代移動通信技術(5G)將致力于構架一個無處不在，萬物互聯的全方位信息生態系統，并以智能化的方式促進社會經濟體的轉型，提高國家的生產力及可持續發展性。相比于上一代移動通信系統(4G)，5G需要適用于更多場景，并且給用戶提供更為極致的體驗。2017年11月10日，我國在國際上率先發布5G系統在3000-5000MHz的中頻段內頻率使用規劃，同時指出5G系統也需要在高頻段(24GHz以上毫米波頻段)和低頻段(3000MHz以下頻段)工作，以滿足用戶對高性能的追求。在這樣的背景下，具有豐富頻譜資源的毫米波頻段逐漸成為了業界人們關注的焦點。

然而，嚴重的路徑損耗成為毫米波通信研究中亟待解決的問題。好在毫米波波長較短，相應的天線單元可以在較小的空間內密集排列，從而組成大規模天線陣列，因此可以利用大規模天線形成的波束增益來對抗毫米波頻段嚴重的路徑損耗，同時也可利用基于大規模天線的預編碼技術來提高系統的頻譜效率。在傳統的MIMO系統中，全數字預編碼是在基帶部分由數字編碼器完成的，經過編碼的數據流會通過射頻鏈轉換成射頻模擬信號并由天線進行發射。在這種結構下，需要為每根天線都配備一條射頻鏈，系統才能夠正常工作。當天線數目較少時，這種結構能夠有效地利用數字預編碼來獲得波束賦形增益。但是，在毫米波通信系統中，天線數量大幅增加，如果依舊采用數字預編碼的處理方式，所需的射頻鏈數量也會明顯增加，從而導致系統的能量消耗和硬件成本過高。因此，在毫米波系統中提出了混合預編碼結構，用以解決上述問題。在此方案中，混合預編碼可以利用較少的射頻鏈將經由數字預編碼處理的信號轉換成模擬信號并傳輸給模擬編碼器進行進一步處理，以形成可傳輸的基帶發射信號，從而完成混合預編碼的過程。