[發明專利]一種降低毫米波MIMO系統峰均比的方法

有效

• 申請號: 202010196047.5
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111313945B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 衡偉;顏兵健;李詠梅;吳晶
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0426;H04B7/0456;H04B7/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

1.一種降低毫米波MIMO系統峰均比的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、確定毫米波MIMO系統的系統模型結構及參數、確定毫米波MIMO系統發射端的混合波束成型矩陣的參數和接收端的模擬波束成型矩陣的參數、確定基于射線追蹤的毫米波信道矩陣的參數；

步驟2、基于復數全連接層、層歸一化模塊、Swish激活層構建自編碼器，自編碼器包括發送端的編碼器和接收端的解碼器；

步驟3、基于平均峰均比與發射信號和接收信號均方誤差的加權和最小化的原則訓練自編碼器，得到自編碼器的參數；

步驟4、輸入信號經過編碼器編碼和發射端的混合波束成型后作為發射信號，發射信號經信道傳輸后再經接收端的模擬波束成型處理器、解碼器，得到最終的接收信號；

步驟1具體如下：

步驟1.1、確定系統模型結構，設一個在時間T內包含L條數據流的數據塊進入毫米波MIMO系統，其中q＝1,...,Q表示數據塊索引，Q為數據塊數目，s_t(q)為第q個數據塊中時刻t的信號，t＝1,...,T,上標y表示轉置，表示維度為(T,L)的復數集合，則接收端的信號描述為

其中EN(·)和DE(·)分別表示自編碼器的編碼器和解碼器模塊，W_a表示接收端的模擬波束成型矩陣，H表示毫米波信道矩陣的參數，F＝F_aF_d表示發射端的混合波束成型矩陣，其中F_a表示模擬波束成型，F_d表示數字波束成型，ε表示信道噪聲；

確定系統模型參數，系統模型參數包括發射端和接收端的天線總數和天線子陣列數量、單天線峰值功率以及每個數據塊內數據符號向量的數量；

步驟1.2、確定基于射線追蹤的毫米波信道矩陣的參數其中Λ_α為路徑增益矩陣，A_R為接收端天線陣列的方向矩陣，A_T為發射端天線陣列的方向矩陣，h表示共軛轉置；

步驟1.3、確定毫米波MIMO系統發射端的混合波束成型矩陣的參數和接收端模擬波束成型矩陣的參數：

設發射信號矩陣的元素為獨立同分布的零均值高斯隨機變量，即發射信號為x(q)＝[x₁(q),...,x_T(q)]＝F×EN(s(q))，其中，x_t(q)為時刻t時的輸出信號，即零均值且方差為的復高斯隨機變量；

基于所有接收天線的平均接收功率最大化構建接收端的模擬波束成型矩陣的參數W_l^*，其中W_l表示模擬波束成型矩陣W_a的第l列，即第l個天線子陣列對應的波束成型，中間變量K表示信道射線簇的數目，表示第k個射線簇的路徑增益的方差，k＝1,...,K，表示接收端天線陣列的方向矩陣的第(l-1)n_r+1到l×n_r行所構成的子矩陣，其中n_r表示每個接收天線子陣列的天線數目；

基于所有發射天線的平均發送功率最大化設計發射端的混合波束成型矩陣的參數包括發射端模擬波束成型矩陣的參數和發射端數字波束成型參數f_l^d和f_l^a分別表示發射端第l個天線子陣列對應的數字波束成型和模擬波束成型，表示發射端天線陣列的方向矩陣的第(l-1)n_t+1到l×n_t行所構成的子矩陣，其中n_t表示每個發射天線子陣列的天線數目；第一步固定f_l^d，根據接收端模擬波束成型的解法求解發射端模擬波束成型矩陣的參數，第二步采用拉格朗日乘子法解凸優化問題得到發射端數字波束成型參數。