1.一种基于信道等效的联合混合预编码方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:在发射端对信道矩阵H进行奇异值分解,获得全数字预编码矩阵Fopt;
步骤二:对全数字预编码矩阵Fopt进行奇异值分解,获得模拟移相器预编码矩阵 和基带数字预编码矩阵步骤三:利用等效信道概念、模拟移相器预编码矩阵 和基带数字预编码矩阵 计算得到等效信道矩阵步骤四:利用信道矩阵H和等效信道矩阵 计算得到补偿预编码矩阵Gau;
步骤五:在接收端利用最小均方误差MMSE准则和补偿预编码矩阵Gau计算得到全数字组合矩阵Wopt;
步骤六:对全数字组合矩阵Wopt进行奇异值分解,计算得到模拟移相器组合矩阵WRF和基带数字组合矩阵WBB。
2.根据权利要求1所述的基于信道等效的联合混合预编码方法,其特征在于,所述步骤一的具体步骤为:
1-1)对信道矩阵H进行奇异值分解,即 其中UP是一个Nr×Nr维的酉矩阵,ΣP是一个Nr×Nt维的对角矩阵, 是一个Nt×Nt维的酉矩阵,Nr是接收天线数,Nt是发射天线数;
1-2)取 的前Ns列构成全数字预编码矩阵Fopt,Ns为数据流数量。
3.根据权利要求2所述的基于信道等效的联合混合预编码方法,其特征在于,所述步骤二的具体步骤为:
2-1)对全数字预编码矩阵Fopt进行奇异值分解,得 其中UF是一个Nt×Nt维的包含模拟移相器角度信息的酉矩阵,UF中的元素是维度为Nt×1的列向量,ΣF是一个Nt×Ns维的对角矩阵, 是一个Ns×Ns维的酉矩阵, 中的元素是维度为Ns×1的列向量;
2-2)考虑RF链数量等于数据流数量的场景,因此UF中前Ns列向量对应于UF中前Ns个最大特征值,将UF中所有的元素进行归一化处理,并取UF的前Ns列构成模拟相移器预编码矩阵即其中 表示 中第NS行第NBS列的元素;
2-3)Fopt由Ns项组成,改写为 其中改写后的第i项* *
Fi=UiσiVi ,Ui和Vi 分别是Fopt奇异值分解后得到的两个酉矩阵中的第i列向量,σi是Fopt奇异值分解后对角矩阵ΣF中第i项对角元素,令 代表其中的第Ns个元素,则 其中 代表模拟移相
器, 代表酉矩阵UF中第i行第Nt列个元素, 代表基带数字预编码矢量,将进行单位化处理,得 新的矩阵 用作模拟移相器矩阵使用, 代表其中的第NBS个元素,利用等效信道概念,使两个分解矩阵满足给定的约束条件,此时 改写成如下形式:Fi为全数字预编码矩阵Fopt的第i列元素,令代表矩阵 的第i列元素,且令
则模拟移相器矩阵表示为
代表酉矩阵UF第Ns列元素经过单位化后得到的向量,基带数字预编码矩阵表示为代表 矩阵的第Ns列元素。
4.根据权利要求3所述的基于信道等效的联合混合预编码方法,其特征在于,所述步骤三的具体步骤为:
3-1)根据步骤二中得到的 和 更新Fopt,更新后的Fopt用 表示;
3-2)信道矩阵 中的 用 表示,其中V1包含 的前Ns列,维度为Nt×Ns,V2包含 的后(Nt-Ns)列,维度为Nt×(Nt-Ns),令 则更新后的 用表示;
3-3)利用等效信道概念构造一个新的等效信道矩阵 即
5.根据权利要求4所述的基于信道等效的联合混合预编码方法,其特征在于,所述步骤四的具体步骤为:
4-1)令模拟移相器矩阵 令数字移相器矩阵
4-2)对于实际信道矩阵H,在等效信道概念被利用后保持不变,等效信道矩阵 用辅助矩阵Gau表示为 则计算得 H*为H的共轭转置矩阵。
6.根据权利要求5所述的基于信道等效的联合混合预编码方法,其特征在于,所述步骤五的具体步骤为:
5-1)令 其中y是接收到的信号,是接收信号y的等效信号;
5-2)利用最小均方误差MMSE准则计算得到最优全数字组合矩阵
ρ其中为接收信号的平均概率, 为高斯白噪声方差, 表示维度为Ns×Ns的单位矩阵, H*分别为FBB、FRF、H的共轭转置矩阵;
5-3)计算实际的全数字组合矩阵
7.根据权利要求6所述的基于信道等效的联合混合预编码方法,其特征在于,所述步骤六的具体步骤为:
6-1)对Wopt进行奇异值分解,得Wopt=UrΣrVr*,其中酉矩阵 维度为NBS×NBS, 为酉矩阵Ur的第NBS列向量,对角矩阵 维度为NBS×NS,代表对角矩阵Σr的第Ns个对角元素,酉矩阵 维度为Ns×Ns, 代表酉矩阵Vr*的第Ns列向量;
6-2)取矩阵Ur的前Ns列构成矩阵 即 代表 的第Ns列元素;
6-3)对 进行归一化处理,得模拟移相器组合矩阵WRF,即
6-4)由于Wopt=WRFWBB,所以得基带数字组合矩阵 为WRF的共轭转置矩阵。