[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

本發明公開了一種適用于大規模MU?MIMO系統的恒定包絡預編碼，提出LADMM算法使用有限分辨率PS解決了CE預編碼，共同優化預編碼向量和預編碼因子，將原始問題分解為兩個子問題來處理耦合的優化問題，然后使用線性化技術替換子問題的目標函數中的二次項，獲得了一個簡單的封閉形式的解決方案，并且避免了復雜矩陣求逆的計算，同時本申請也適用于任意相位情況，最終仿真效果顯示，對于三相比特情況，與C3PO，IDE2和GP方法相比，所提出的具有較低計算復雜度方法的LADMM具有相同或更好的BER性能和更好的目標函數。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別涉及一種適用于大規模MU-MIMO系統的恒定包絡預編碼。

背景技術

CE預編碼已得到廣泛關注，因為它有助于在BS使用低成本和高功率效率的射頻(RF)功率放大器。作為CE預編碼的一種特殊情況，基于最小均方誤差(MMSE)的1比特模轉換器(DAC)預編碼方法已得到解決。為了減少1比特DAC預編碼方法產生的性能損失，一種3比特CE預編碼方法被提出，與1比特CE預編碼不同，3比特CE預編碼使基于相位的DAC生成8相移鍵控(8-PSK)信號，這導致相應的CE預編碼問題更加難以處理。又有一種稱為“C3PO”的新算法來解決問題，盡管他的性能明顯優于1比特預編碼方案，但是只能應用于3比特預編碼方案；另一種迭代離散估計(IDE)算法來解決大規模MU-MIMO和低分辨率DAC的有限字母預編碼問題的方法被提出，IDE算法可以實現良好的性能，但是其復雜性很高；又有一種低復雜度的IDE版本IDE2，以解決相同的問題，以便在復雜度和性能之間進行權衡。梯度投影(GP)算法，解決了每個BS天線上帶有有限分辨率移相器(PS)的CE預編碼的問題，該方法使用交替最小化的思想分別優化預編碼矢量和因子，并且也可以應用于任何比特預編碼方案。它的BER性能接近C3PO算法，但是滿足停止條件所需的迭代次數仍然太大。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種低復雜度的，簡單的閉形式的適用于大規模MU-MIMO系統的恒定包絡預編碼方案，并且避免了復雜矩陣求逆的計算，同時能夠適用于任意相位情況。

技術方案：本發明所述的一種適用于大規模MU-MIMO系統的恒定包絡預編碼，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)來交替尋址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：