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申请/专利权人：杭州电子科技大学

摘要：本发明公开了一种基于QR分解与波束增益对准的混合预编码方法。本发明基于透镜天线阵列的毫米波大规模MIMO系统，包括如下步骤：首先根据波束空间信道的稀疏性和功率分布构造候选波束集，对波束信道进行降维，生成一个新的波束选择搜索空间。其次对波束信道矩阵进行QR分解，以可达和速率为目标，按照递增的顺序逐一选择合适的波束，直至选出最优波束选择矩阵。最后利用波束增益对准策略设计模拟预编码，消除系统中的多用户干扰。本发明设计有使信道对角化的数字预编码器，利用QR分解与波束增益对准策略缓解功率泄露和用户干扰问题，有效提升系统性能，并且所提方案有着更高的能量效率，在不损失系统性能的前提下，节省了硬件成本，降低了系统功耗。

主权项：1.基于QR分解与波束增益对准的混合预编码方法，其特征在于，多用户毫米波大规模MIMO下行链路系统中，基站BS采用一个Nt个天线和NRF个射频链来服务K个用户，每个用户分配Ns个数据流；KNs×1维的发送信号经过NRF×KNs维的数字预编码映射到NRF个射频链上，经过数模转换DA将数字信号转换为模拟信号，再经过Nt×NRF维的模拟预编码，最后通过信道将发送信号传输到多天线用户；为信道矩阵，表示第Nt个天线到第k个用户的信道增益；为模拟预编码矩阵，为数字预编码矩阵，为了使系统正常工作，需满足NRF＝KNs，为调制后的发送信号，满足P表示基站发送的总功率，为服从CN0,σ2Ik分布的加性复高斯白噪声，其中σ2Ik为噪声协方差矩阵；由于FRF是由移相器和开关实现的，因此FRF满足幅度恒定的条件其中，Bk为每个用户所选择的波束集合；为了满足发射功率约束的条件，预编码矩阵需满足包括如下步骤：步骤一：确定多用户毫米波系统混合预编码模型并进行问题描述；步骤二：根据波束空间信道的稀疏性和功率分布构造候选波束集，对波束空间信道进行降维，生成一个新的波束空间信道矩阵Ⅰ；步骤三：对降维后的波束空间信道矩阵Ⅰ进行QR分解，以可达和速率为目标，以递增的顺序逐一选择对可达和速率贡献最大的波束，并为K个用户选择多个波束，从而得到降维的波束选择信道矩阵；步骤四：利用步骤三中求解的波束选择信道矩阵，通过波束增益对准设计模拟预编码矩阵，使得所选波束旋转至最大的增益方向；步骤五：模拟预编码矩阵与波束选择信道矩阵组成等效信道，对等效信道进行QR分解，得到的酉矩阵Q作为数字预编码矩阵；步骤六：通过计算一个下三角矩阵，与步骤五得到的数字预编码矩阵相乘得到新的数字预编码器矩阵，使等效信道对角化，以此消除多用户干扰。

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