[發明專利]一種低能耗的毫米波MIMO通信預編碼設計方法

有效

• 申請號: 202011252053.4
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112073105B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 丁青鋒;羅靜;石輝
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 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

1.一種低功耗的毫米波MIMO通信預編碼設計方法，其特征在于，針對在信號發送端的DAC和模擬預編碼器兩個對象進行硬件精度的選擇；綜合考慮移相器和DAC精度的配置，通過建立求解最優能量效率目標函數，對移相器的量化精度和DAC精度進行聯合優化，遍歷找尋最佳的精度；主要包括以下步驟：

步驟1：信號接收模型建立

基站端以功率p發送長度為N_s的數據流信號s，經過維度為N_rf×N_s的數字預編碼矩陣F_D對信號的幅度和相位進行了調整后，再通過N_rf個射頻鏈路對信號進行功率放大；通過維度為N_t×N_rf的全精度模擬預編碼矩陣F_A對信號的相位進行了調整，最后通過N_t根天線將預處理后的信號發送給接收端，同時每根天線對應配置一個DAC對，信號經過DAC處理后加入硬件失真噪聲；

步驟2：在接收端接收的信號表示

y=（1-μ）sqrt(p)HF_AF_Ds+sqrt(p)HF_Ae+n （1）

其中sqrt(·)為開根號操作，H為信道矩陣且大小為N_r×N_t，n為高斯白噪聲且服從均值為0、方差為1的正態分布；μ為DAC的失真因子且與轉換器的精度有關；e為DAC對應的失真噪聲；

步驟3：針對提出的接收信號模型，系統的能量效率η定義為頻譜效率R與系統消耗總功率P_t的比值，并建立優化目標函數如下

{F_A，F_D，B，b}= argmaxR/P_t

s.t.RR₀ （2）

其中B為移相器的量化精度，且1≤B≤8，b表示DAC的精度且1≤b≤8，R₀表示為滿足系統通信的最低頻譜效率。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟3中獲取全精度模擬預編碼矩陣，具體步驟為：

在將信道矩陣進行奇異值分解后，選取分解后的右奇異值矩陣，并將右奇異值矩陣的前N_s列作為最優全數字預編碼矩陣F_opt；再根據陣列響應矢量A_t與最優全數字預編碼矩陣F_opt相乘得到字典集Ω，獲取字典集中最大的前N_s個列的索引，并將索引對應的字典集的列作為全精度模擬預編碼矩陣F_A。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，獲取數字預編碼矩陣，具體步驟為：

根據獲得的全精度模擬預編碼矩陣，通過公式F_D=(F_A)^-1F_opt求得數字預編碼矩陣F_D；再根據數字預編碼矩陣和全精度模擬預編碼矩陣的乘積的范數平方為N_s的約束對數字預編碼矩陣進行單位化處理。