1.一种基于毫米波MIMO系统的有限反馈混合预编码方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:构造模拟预定义码本集合及其码字搜索方法;
步骤S2:将毫米波MIMO系统的模拟预定义码本集合和数字预定义码本集合同时存储于基站和用户终端;
步骤S3:在第一阶段的反馈中,用户终端根据估计的信道状态信息进行码字搜索操作,首先获得模拟预编码矩阵FRF;具体过程如下:用户终端根据基站发送的导频训练序列估计信道状态信息,对CSI处理得到数据流的最佳数字预编码矩阵Fopt;
由毫米波的空间稀疏优化问题得到混合预编码的非凸优化问题:再由最小二乘法(LS)得 将上述的优化问题转换为:其中,Ns是传输的数据
流数;
用户终端根据优化问题对预编码码本 进行搜索,从而获得模拟预编码矩阵FRF;
步骤S4:在第二阶段反馈中,用户终端再根据模拟预编码矩阵FRF及信道状态信息进行码字搜索操作,从而得到数字预编码矩阵FBB;
步骤S5:用户终端将模拟预编码矩阵FRF和数字预编码矩阵FBB波束索引反馈到基站;
步骤S6:基站由混合设计的数字预编码矩阵FBB和模拟预编码矩阵FRF组合得到预编码矩阵F=FRFFBB,并利用预编码矩阵F向用户发送数据。
2.根据权利要求1所述的基于毫米波MIMO系统的有限反馈混合预编码方法,其特征在于,在步骤S1中进一步包括以下步骤:模拟预定义码本 的构造方法如下:
b
设L为码本的大小 即L=2 ,其中b为反馈比特数;
令L=L1×L2×…×Ls,其中,L1,L2,…,Ls为待定的正整数,其中Ls代表的是第s个子码本的大小;天线数为M,码本 采用如下的设计方法 : 其中θi是构造的旋转矩阵:
其中,0≤ui1,ui2,…,uiM≤Li-1为Nt个待定的整数;φ0为M×r维的酉矩阵,即满足( 为 维的单位矩阵),r为码本的秩;而ui1,ui2,…,uiM的大小又根据码本最小角度最大化的方法确定;φ0的构造是从M×M维的DFT矩阵中选取前r列;
模拟预定义码本的设计准则:由φi的列向量所生成的空间记<φi>,则它是一个M维空间中的r维子空间,这样,<φi>与<φj>之间存在的第r角度为ωij,r,其中 记这r个角度分别为ωij,1≤ωij,2≤…≤ωij,r,记λij,1≤λij,2≤…≤λij,r为矩阵 的特征值,则它们的计算方法如下:当索引r>Nt/2时,有ωij,r=0,即当索引数超过天线数的一半时,两个子空间之间的角度会出现重合;由此,当 时,选择码字使得min1≤i<j≤Lωij,r越大越好;而当时,选择码字使得min1≤i<j≤Lωij,t,其中t=Nt/2。
3.根据权利要求1所述的基于毫米波MIMO系统的有限反馈混合预编码方法,其特征在于,步骤S3中,基站发送下行导频训练;
用户终端根据接收到的导频序列计算出信道状态信息(CSI);
用户终端利用所估计的信道矩阵H进行波束搜索操作及预编码处理。
4.根据权利要求1所述的基于毫米波MIMO系统的有限反馈混合预编码方法,其特征在于,步骤S5中,采用的是双码本结构,其中,第一阶段采用的是模拟预编码码本 第二阶段采用的是基带预编码码本
5.根据权利要求1所述的基于毫米波MIMO系统的有限反馈混合预编码方法,其特征在于,步骤S6中,对于用户的传输数据 经过基站端的预处理矩阵F的处理,使得发送的信号为x=Fs;基站的发送信号为x并利用预编码矩阵F向用户终端发送数据流。
6.根据权利要求1所述的基于毫米波MIMO系统的有限反馈混合预编码方法,其特征在于,还包括以下步骤:用户终端接收基站发送的数据并进行解码的步骤。