[發(fā)明專利]一種基于蜂群算法的毫米波大規(guī)模MIMO混合預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110618234.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN113541746A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚方青;肖晴;崔子健;徐旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/0413
• 分類號(hào): H04B7/0413;H04B7/0456
• 代理公司: 北京專贏專利代理有限公司 11797
• 代理人: 陳進(jìn)

本發(fā)明公開了一種基于蜂群算法的毫米波大規(guī)模MIMO混合預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法，屬于編碼技術(shù)領(lǐng)域，該方法首先在基帶部分采用迫零預(yù)編碼來設(shè)計(jì)數(shù)字預(yù)編碼矩陣，在模擬預(yù)編碼部分單獨(dú)設(shè)計(jì)模擬預(yù)編碼矩陣，將模擬移相器的相位作為目標(biāo)變量，將使系統(tǒng)可達(dá)和速率最大的條件作為目標(biāo)函數(shù)，使用ABC算法對(duì)此問題進(jìn)行尋優(yōu)，得到盡可能好的預(yù)編碼矩陣。該方法大大提高了收斂速度，降低了運(yùn)算量，本發(fā)明采用人工蜂群（Artificial Bee Colony）算法來設(shè)計(jì)混合預(yù)編碼，借助群智能算法的思想將混合預(yù)編碼設(shè)計(jì)等效為隨機(jī)尋優(yōu)問題，不涉及矩陣求逆等復(fù)雜運(yùn)算，運(yùn)算量較低，取得了較好的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及編碼技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于蜂群算法的毫米波大規(guī)模MIMO混合預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

毫米波因其波長(zhǎng)較短使得其在小孔徑內(nèi)封裝大量天線成為可能，同時(shí)，巨大的天線陣列提供顯著的波束成形增益，能夠彌補(bǔ)毫米波的路徑損失。因此，毫米波與大規(guī)模MIMO技術(shù)結(jié)合是5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的數(shù)字預(yù)編碼方式需要與天線數(shù)量相等的RF鏈數(shù)，但導(dǎo)致了硬件成本與功耗急劇增加。傳統(tǒng)的模擬預(yù)編碼方式用移相器代替RF鏈，但會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能損失。因此，提出了將數(shù)字預(yù)編碼與模擬預(yù)編碼相結(jié)合的混合預(yù)編碼，混合預(yù)編碼的核心思想是將傳統(tǒng)的數(shù)字預(yù)編碼器分解成一個(gè)由少量RF鏈組成的低維數(shù)字預(yù)編碼器和一個(gè)由大量移相器組成的模擬預(yù)編碼器，減少了硬件成本和性能損失。目前，大規(guī)模MIMO多采用OMP、SVD、SIC等預(yù)編碼方式，隨著基站天數(shù)數(shù)目和小區(qū)用戶的增加，運(yùn)算復(fù)雜度也隨之增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于蜂群算法的毫米波大規(guī)模MIMO混合預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于蜂群算法的毫米波大規(guī)模MIMO混合預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法，包含以下步驟：

步驟1、首先制作模擬預(yù)編碼矩陣和毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)模型；

步驟2、輸入，NP：種群數(shù)目；Maxiter：最大迭代次數(shù)；H：信道矩陣；N_t：向量θ的維度；K：接收天線數(shù)；

步驟3、初始化相關(guān)參數(shù)，當(dāng)前迭代次數(shù)t＝0，隨機(jī)生成NP個(gè)維度為N_t的θ向量，記為計(jì)算每個(gè)θ對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值即

步驟4、用ξ_i計(jì)算NP個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值，種群中適應(yīng)度值較優(yōu)的一半個(gè)體組成引領(lǐng)蜂種群，另一半個(gè)體組成跟隨蜂種群；

步驟5、引領(lǐng)蜂、跟隨蜂依次搜索產(chǎn)生新的引領(lǐng)蜂種群和跟隨蜂種群；

步驟6、根據(jù)目標(biāo)函數(shù)值評(píng)估NP個(gè)即得函數(shù)值，保留表現(xiàn)更好的θ向量，記錄為θ_elite。當(dāng)t＜Maxiter時(shí)，如果則迭代次數(shù)t＝t+1，迭代次數(shù)小于最大迭代次數(shù)時(shí)，返回步驟5，否則，進(jìn)入步驟7；

步驟7、當(dāng)達(dá)到最大迭代次數(shù)后，以θ_elite生成模擬預(yù)編碼矩陣，即輸出F_RF＝diag{f₁,f₂,...,f_N}。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述步驟1具體是：首先在基帶部分采用迫零預(yù)編碼來設(shè)計(jì)數(shù)字預(yù)編碼矩陣，在模擬預(yù)編碼部分單獨(dú)設(shè)計(jì)模擬預(yù)編碼矩陣，將模擬移相器的相位作為目標(biāo)變量，將使系統(tǒng)可達(dá)和速率最大的條件作為目標(biāo)函數(shù)，使用ABC算法對(duì)此問題進(jìn)行尋優(yōu)，得到盡可能好的預(yù)編碼矩陣。