[發明專利]一種適用于大規模MU-MIMO系統的恒定包絡預編碼

有效

• 申請號: 202011350177.6
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112564747B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 王亞軍;陳珍惠;華磊
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H04B7/0452
• 分類號: H04B7/0452;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

1.一種適用于大規模MU-MIMO系統的恒定包絡預編碼，其特征在于：包括有以下步驟：

S1：設置在具有N根天線基站(BS)的單小區大規模MU-MIMO下行鏈路系統中，該系統同時為M個單天線用戶提供服務，在基站中輸入向量通過CE預編碼器預編碼成發送向量所述θ為星座點集，χ_p是具有有限分辨率移相器的數模轉換器(DAC)，所述本系統中的CE預編碼瞬時發射功率始終滿足下行信道輸入輸出關系表示為：y＝HX+n；

S2：設計具有有限分辨率移相器(PS)的CE預編碼，通過聯合優化預編碼發送向量X和預編碼因子β來最小化輸入向量s和估計信號之間的均方誤差(MSE)，表示為：E_n表示對n的期望；

S3：設定系統工作在高信噪比(SNR)范圍內，即N₀→0，將CE預編碼問題改寫如下：

S4：所述預編碼發送向量X和預編碼因子β耦合，通過在公式(1)中固定β(X)來交替求解X(β)，生成的迭代包括以下兩個步驟：

S5：利用近似求解方法，求解公式(3)，得到預編碼因子

S6：放松限制到將公式(2)重寫為：

所述X的i+1次更新時，βⁱ不變，忽略預編碼因子βⁱ的上標，令y＝βX以及將公式(4)再此改寫為：

S7：使用已有的ADMM方法，在公式(5)內引入輔助變量v，求解公式(5)等價于求解：

s.t.y＝v (6)

公式(6)的增廣拉格朗日表達式為：

其中為對偶變量，ρ＞0為懲罰參數，相應的ADMM由如下迭代組成：

uⁱ⁺¹＝uⁱ+yⁱ⁺¹-vⁱ⁺¹ (10)

S8：基于ADMM算法來求解公式(8)，即求解等價優化的公式為：對變量y求導，使其等于0，求得公式(8)的封閉解：

yⁱ⁺¹＝(H^HH+ρI)^-1(H^Hs+ρ(vⁱ-uⁱ)) (11)

S9：使用線性化ADMM方法降低計算yⁱ⁺¹中H^HH+ρI矩陣的逆矩陣，最后通過簡單的求梯度求解公式(8)，得到如下解：

0＜λ＜σ(HH^H)

其中σ表示矩陣的譜半徑；

S10：求解公式(9)，即求解等價優化的公式：可將其分解為以下N個子問題：

s.t.|v_k|＝|β|,k＝1,2...,N (13)

對子問題解析求解，推導出顯示解為：

S11：進行算法的仿真實驗，運用軟件MATLAB進行仿真，驗證理論分析。

2.根據權利要求1所述的一種適用于大規模MU-MIMO系統的恒定包絡預編碼，其特征在于：所述S5中近似解法求解公式(3)包括以下步驟：

S5.1：利用近似解法，得到如下表達式：

其中預編碼因子β≈γ^-1；

S5.2：最小化目標函數得到如下表達式：

3.根據權利要求1所述的一種適用于大規模MU-MIMO系統的恒定包絡預編碼，其特征在于：放松限制到可以得到如下表達式：

4.根據權利要求1所述的一種適用于大規模MU-MIMO系統的恒定包絡預編碼，其特征在于：所述S9中使用線性化ADMM方法來降低復雜度來計算矩陣的逆包括以下步驟：

S9.1：將ADMM方法公式中的二次項線性化，得到：

其中λ＞0是一個近似參數，g_i＝H^H(Hyⁱ-s)，g_i表示在y＝yⁱ上的梯度；

S9.2：將公式代入計算，省略右側第一項，得到近似解公式：