CN110601735A - 一种5g通信网络mimo预编码系统、方法及装置 - Google Patents

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CN110601735A CN201910868566.9A CN201910868566A CN110601735A CN 110601735 A CN110601735 A CN 110601735A CN 201910868566 A CN201910868566 A CN 201910868566A CN 110601735 A CN110601735 A CN 110601735A
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张银辉
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
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Abstract

本发明属于通信技术领域,具体涉及一种5G通信网络MIMO预编码系统、方法及装置。所述系统包括:用于将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据;数字基带预编码器,用于对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送;数模/模数转换器,用于对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换;混频器,用于将数据转换后的数据进行混频处理;功放单元,用于将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送;模拟预编码器,用于将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送;移相器,与发射天线相连接,用于将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送。大大降低了算法复杂度,实现了编码的多样性和复杂性。

Description

一种5G通信网络MIMO预编码系统、方法及装置
技术领域
本发明属于通信技术领域,具体涉及一种5G通信网络MIMO预编码系统、方法及装置。
背景技术
大规模多输入多输出(MIMO)技术能够大幅度提升系统容量,降低不同用户间的干扰,但因其系统中信道维度高、信道估计和预编码算法复杂等因素,使得系统软硬件开销都会增。
下一代无线通信系统致力于达到每秒吉比特以上的数据吞吐率以支持高速率的多媒体业务。毫米波频段(30~300 GHz)尚存在大量未使用的频谱,可利用的频带宽,信息容量大,成为下一代通信系统中提高数据速率的主要手段。然而,毫米波通信面临的一个主要问题是自由空间路损使得接收端信号产生大幅度衰减。不仅如此,当信号穿过雨、雾或收发两端之间存在障碍物时,衰减会更加严重,甚至会引起信号中断。因此,克服信号传输过程中的衰减和损耗,提升系统容量成为毫米波通信技术研究的主要方向。
大规模多进多出(MIMO)技术是在基站端部署大规模阵列,与传统MIMO相比能够有效抵抗不同用户之间的干扰,显著提升系统的容量。毫米波频段的天线尺寸很小,为配备大规模天线阵列提供了可能。基站天线数量可远大于用户数,故系统可以获得很高的复用增益、分集增益和阵列增益。另外,大规模MIMO能够将信号能量聚焦在很窄的波束上,有效地提升了能量效率。在大规模MIMO系统中,预编码技术是下行链路中至关重要的信号处理技术,其利用发送端的信道状态信息(CSI),将调制过的符号流变换成适应当前信道的数据流,将信号能量集中到目标用户附近,有效对抗衰减和损耗,提升了系统性能。因此,研究毫米波大规模MIMO系统中的预编码技术对推进下一代无线通信的发展有重要意义。
专利号为CN03811359.7的专利公开了一种MIMO系统中多径信道的预编码,按照一个或多个编码方案对数据编码以提供编码数据,然后按照一个或多个调制方案对所述编码数据调制(即码元映射)以提供调制码元。获得MIMO信道的经估计的响应(例如,由接收机提供),而且基于经估计的MIMO信道响应和判决反馈均衡器的前馈滤波器的响应而导出等效信道响应。接着,基于等效信道响应对调制码元预编码以提供预编码的码元,然后基于经估计的MIMO信道响应进一步预调节所述预编码码元(例如,使用空时脉冲成形),以提供用于MIMO信道上传输的预调节码元。基于最小均方误差(MMSE)准则调节前馈滤波器。去算法复杂度和适用性较差。
专利号为CN201110418089.X的专利公开了一种预编码的实现方法、装置及MIMO系统,所述方法包括:接收多个用户设备发送的信道状态信息;从可用于配对的用户中选择预置数目的多个用户设备进行多用户MIMO的用户配对;根据预先设置的策略选择实际的预编码类型,根据所述预编码类型对选择的多个用户设备的数据进行预编码处理,产生多用户MIMO的预编码码字;将所述多用户MIMO的预编码码字以及与所述多用户MIMO的预编码码字对应的解调参考信号广播给所述预置数目的多个用户设备;所述的预编码类型包括线性编码和非线性编码;所述预先设置的策略包括:根据预先配置的预编码类型选择实际的预编码类型。其编码形式和方式依然较为原始,缺乏灵活的编码组合。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种5G通信网络MIMO预编码系统、方法及装置,大大降低了算法复杂度,同时,实现了编码的多样性和复杂性,能够适应各种情况。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种5G通信网络MIMO预编码系统,所述系统包括:用于将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据;
数字基带预编码器,用于对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送;
数模/模数转换器,用于对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换;
混频器,用于将数据转换后的数据进行混频处理;
功放单元,用于将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送;
模拟预编码器,用于将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送;
移相器,与发射天线相连接,用于将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送。
进一步的,所述数字系带预编码器至少包括:三个逐层递进的数字子编码单元,分别为:第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元;以及,至少一个数字编码顺序调整单元;所述数字编码顺序调整单元,用于调整三个数字子编码单元的编码顺序,分别与第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元信号连接。
进一步的,所述模拟预编码器至少包括:至少两个模拟子编码单元,分别为:第一模拟编码单元和第二模拟编码单元;以及,至少一个模拟编码顺序调整单元,用于调整两个模拟编码子单元的编码顺序,所述模拟编码顺序调整单元分别信号连接于第一模拟编码单元和第二模拟编码单元。
一种5G通信网络MIMO预编码方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1:数据流分流单元将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据;
步骤2:数字基带预编码器对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送;
步骤3:数模/模数转换器对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换;
步骤4:将数据转换后的数据进行混频处理;
步骤5:混频器将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送;
步骤6:模拟编码预编码器将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送;
步骤7:移相器将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送。
进一步的,所述步骤2中,对每一路分流数据进行数字系带预编码的方法执行以下步骤:
步骤2.1:数字编码顺序调整单元根据设定值,确定三个数字编码子单元的编码顺序;
步骤2.2:三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码,顺序中最后一个编码子单元编码后,生成数字编码结果。
进一步的,所述步骤3中,模拟预编码器将功放单元发送的数据进行模拟预编码的方法执行以下步骤:
步骤6.1:模拟编码顺序调整单元根据设定值,确定三个模拟编码子单元的编码顺序;
步骤6.2:两个模拟编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码,顺序中最后一个编码子单元编码后,生成最终的编码结果。
进一步的,所述步骤2.2中,三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码的方法中,所述第一数字编码单元进行编码的方法包括:使用编码矩阵和接收信号向量对数据进行数字编码,其中,所述编码矩阵为:W=βH,对应的所述接收信号向量为:;所述第二数字编码单元进行编码的方法包括:使用编码矩阵和信号接收向量对数据进行数字编码,其中,所述编码矩阵为:W=βH(HHH +ξIK )-1,所述信号接收向量为:;所述第三数字编码单元进行编码的方法包括:使用编码矩阵和信号接收向量对数据进行数字编码,其中,所述编码矩阵为:W=βH(HHH)-1,所述信号接收向量为:;其中:W为编码矩阵;β为缩放因子,用来约束信号发送功率;H为信道矢量;Q为正交向量参数;ξ为正则化系数,与基站总传输功率及噪声功率相关;S为调整系数;n为调整参数。
进一步的,所述步骤6.2:两个模拟编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码的方法中,所述第一模拟编码单元进行编码的方法包括:取信道矩阵中元素的相位作为相移矩阵,对M×K个相位进行量化,采用功率迭代的方法求解一组相位集合,在迭代3~4次之后完成收敛,同时,发送端不停地向接收端发送训练序列;所述第二模拟编码单元进行编码的方法包括:选择激活有更好信道条件且相位相近的天线子阵列来产生发射波束,选择天线时基于最大化SNR准则。
一种5G通信网络MIMO预编码装置,所述装置为为一种非暂时性的计算机可读存储介质,该存储介质存储了计算指令,其包括:将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据的代码段;对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送的代码段;对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换的代码段;将数据转换后的数据进行混频处理的代码段;将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送的代码段;将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送的代码段;将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送的代码段。
本发明的一种5G通信网络MIMO预编码系统、方法及装置,具有如下有益效果:用数字基带预编码方案可以达到较好的性能,但硬件开销很大。其中,当系统中天线数很多或对噪声的消除要求较高时应优先采用第一数字编码单元预编码;系统天线数较少或信道高度相关时,应采用第二数字编码单元预编码;当系统对算法复杂度和性能都有较高要求,应考虑采用第三数字编码单元算法。模拟预编码方案可使用在成本不可观的情况下,其中基于天线选择的方案对系统硬件成本要求最低。在对系统性能和硬件开销都有较高要求的情况下,可以采用第一数字编码单元和第二数字编码单元的混合预编码方案,同时,可根据实际需要在系统性能和硬件开销间折中。
在信道估计中,训练估计可利用压缩感知技术减少导频序列的数量进而减少导频污染,适用于实时数据传输以及用户数量较少的场景。在盲估计中,可以将估计问题建模为稀疏矩阵分解问题,这类非凸优化问题一般难以求得最优解,可利用字典学习方法求得近似解。在信道资源紧张时,应优先考虑盲估计。
现有的大规模MIMO系统预编码技术的研究多局限于单天线用户场景,有必要扩展到多天线用户场景。另外,很多理论结果是基于瑞利衰落信道得出,未来的研究工作有必要扩展到其他信道模型及实测信道。最后,现有研究大多数基于静态场景,对移动场景下的预编码技术研究较少。
附图说明
图1为本发明的5G通信网络MIMO预编码系统的系统结构示意图;
图2为本发明的5G通信网络MIMO预编码方法的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示,一种5G通信网络MIMO预编码系统,所述系统包括:用于将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据;
数字基带预编码器,用于对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送;
数模/模数转换器,用于对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换;
混频器,用于将数据转换后的数据进行混频处理;
功放单元,用于将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送;
模拟预编码器,用于将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送;
移相器,与发射天线相连接,用于将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送。
具体的,所述系统在进行预编码时,预编码矩阵W的求解都离不开信道矩阵H,因此对信道矩阵的估计是预编码处理中不可或缺的一步。大规模MIMO系统中,信道矩阵呈现稀疏结构,适当利用毫米波大规模MIMO的信道稀疏性有助于改善信道估计的质量减少估计开销。
(1)训练估计
训练估计中,发送端发送导频序列,接收端根据接收到的信号估计CSI。所需导频序列数量随着系统中的用户数增大而增大,导频序列的数量越多,不同序列之间产生干扰的可能性也越大,导频污染也越严重,因此在这类估计方案中,在不影响信道估计质量的前提下应尽可能地减少导频序列的数量。基于大规模MIMO信道的稀疏性,利用压缩感知技术可以减少训练序列的数量。首先建立稀疏性信道模型,在该模型基础上提出一种分布式压缩感知方案,在用户端感知压缩信道并将感知到的信息反馈回基站,基站端根据反馈信息采用正交匹配追踪算法恢复CSI。在CSI恢复阶段采用了贝叶斯稀疏信号重建算法。为降低导频开销,提出基于旋转恒定技术(ESPRIT)的超分辨率信道估计方案。利用毫米波信道角度稀疏性,先估计低维等效信道,然后采用高分辨率算法从低维信道中估计到达角(AOA)和离开角(AOD)并利用最小均方误差准则计算路径增益,最后根据AOA、AOD 以及路径增益重建高维信道。
(2)盲估计
盲估计不发送专门的导频序列,仅利用接收信号本身和发送信号的内在特点进行信道估计,它不会产生训练开销,但估计准确度没有训练估计好。盲估计中,信道估计问题可建模为稀疏矩阵分解问题,然后利用字典学习算法,如K均值奇异值分解(K-SVD)、随机逼近(SPAMS)、双线性广义近似消息传递(BiGAMP)等求近似解,在这些学习方法中K-SVD性能最差,但所需迭代次数较低,SPAMS 在SNR 较低的区域(10~25 dB)性能表现突出,但迭代次数很高,且性能会随着SNR增高逐渐衰退。Big-AMP正好相反,在SNR较高(大于25 dB)的区域性能表现突出。考虑到大规模MIMO中信道保持不变的相干时间T通常大于用户数量K,因此在字典学习之前先将观测信号矩阵Y 映射到发送信号X所在的空间上,改进方案在SNR 较高(大于20 dB)的区域性能优势突出。
实施例2
在上一实施例的基础上,所述数字系带预编码器至少包括:三个逐层递进的数字子编码单元,分别为:第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元;以及,至少一个数字编码顺序调整单元;所述数字编码顺序调整单元,用于调整三个数字子编码单元的编码顺序,分别与第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元信号连接。
实施例3
在上一实施例的基础上,所述模拟预编码器至少包括:至少两个模拟子编码单元,分别为:第一模拟编码单元和第二模拟编码单元;以及,至少一个模拟编码顺序调整单元,用于调整两个模拟编码子单元的编码顺序,所述模拟编码顺序调整单元分别信号连接于第一模拟编码单元和第二模拟编码单元。
实施例4
如图2所示,一种5G通信网络MIMO预编码方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1:数据流分流单元将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据;
步骤2:数字基带预编码器对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送;
步骤3:数模/模数转换器对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换;
步骤4:将数据转换后的数据进行混频处理;
步骤5:混频器将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送;
步骤6:模拟编码预编码器将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送;
步骤7:移相器将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送。
具体的,本质特性是它在输出信号中产生一个两路输入信号的乘积的分量。具有非线性(如指数)特性的器件可以用作混频器。无源混频器使用一个或多个二极管,并依赖于其电压和电流之间的非线性关系,以实现乘法计算。在无源混频器中,得到的输出信号的功率总是比输入信号低。
有源混频器使用放大器件(如晶体管或真空管)来增加输出信号的强度。有源混频器提高了端口之间的隔离度,但可能会增大噪声和功耗。有源混频器对过载的耐受性较差。
混频器可以做成分立元件,也可以是集成电路的一部分,也可以作为混合模块提供。
实施例5
在上一实施例的基础上,所述步骤2中,对每一路分流数据进行数字系带预编码的方法执行以下步骤:
步骤2.1:数字编码顺序调整单元根据设定值,确定三个数字编码子单元的编码顺序;
步骤2.2:三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码,顺序中最后一个编码子单元编码后,生成数字编码结果。
实施例6
在上一实施例的基础上,所述步骤3中,模拟预编码器将功放单元发送的数据进行模拟预编码的方法执行以下步骤:
步骤6.1:模拟编码顺序调整单元根据设定值,确定三个模拟编码子单元的编码顺序;
步骤6.2:两个模拟编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码,顺序中最后一个编码子单元编码后,生成最终的编码结果。
实施例7
在上一实施例的基础上,所述步骤2.2中,三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码的方法中,所述第一数字编码单元进行编码的方法包括:使用编码矩阵和接收信号向量对数据进行数字编码,其中,所述编码矩阵为:W=βH,对应的所述接收信号向量为:;所述第二数字编码单元进行编码的方法包括:使用编码矩阵和信号接收向量对数据进行数字编码,其中,所述编码矩阵为:W=βH(HHH +ξIK )-1,所述信号接收向量为:;所述第三数字编码单元进行编码的方法包括:使用编码矩阵和信号接收向量对数据进行数字编码,其中,所述编码矩阵为:W=βH(HHH)-1,所述信号接收向量为:;其中:W为编码矩阵;β为缩放因子,用来约束信号发送功率;H为信道矢量;Q为正交向量参数;ξ为正则化系数,与基站总传输功率及噪声功率相关;S为调整系数;n为调整参数。
具体的,模拟预编码是在数模转换之后对输入符号流进行处理。这类方案可将多根天线同时连到一条RF链上,非常适用于大规模MIMO系统天线数很多的情况,能显著降低系统硬件成本,且计算复杂度较低。模拟预编码根据采用器件的不同可分为2类:第1类是基于相移的方案,利用低成本的移相器控制每个天线发射信号的相位;第2类是基于天线选择的方案,利用成本更低的RF 开关激活需要工作的部分天线。
实施例8
在上一实施例的基础上,所述步骤6.2:两个模拟编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码的方法中,所述第一模拟编码单元进行编码的方法包括:取信道矩阵中元素的相位作为相移矩阵,对M×K个相位进行量化,采用功率迭代的方法求解一组相位集合,在迭代3~4次之后完成收敛,同时,发送端不停地向接收端发送训练序列;所述第二模拟编码单元进行编码的方法包括:选择激活有更好信道条件且相位相近的天线子阵列来产生发射波束,选择天线时基于最大化SNR准则。
具体的,大规模MIMO系统中,数字预编码方案能达到很好的系统性能,但需要给每个发射天线配置一条RF链,成本昂贵。模拟预编码在经济上比数字预编码更受欢迎,但模拟预编码矩阵中每个系数拥有恒定的模,缺乏幅度的控制,其性能比数字预编码差。混合数字/模拟预编码技术结合了2种方案的优点,在支持幅度调节和相位调节的同时,减少RF链数。
常用的2种混合预编码发端结构是复杂结构,每个RF链通过移相器和所有天线相连,每个天线阵元输出所有射频信号的线性组合;低复杂性结构,天线阵列被分为N个子阵列,每个RF链分别与子阵列相连,降低了系统的复杂性。基带传输数据流经数字预编码器作用形成N个输出流,并上变频到RF链上,然后再经模拟预编码器映射到M个天线上发送出去。RF链由数模转换器(DAC)/模数转换器(ADC)、混频器、功放组成。
实施例9
一种5G通信网络MIMO预编码装置,所述装置为为一种非暂时性的计算机可读存储介质,该存储介质存储了计算指令,其包括:将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据的代码段;对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送的代码段;对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换的代码段;将数据转换后的数据进行混频处理的代码段;将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送的代码段;将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送的代码段;将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送的代码段。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统的具体工作过程及有关说明,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
需要说明的是,上述实施例提供的系统,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,在实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成,即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合,例如,上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称,仅仅是为了区分各个模块或者步骤,不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象,而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种5G通信网络MIMO预编码系统,其特征在于,所述系统包括:用于将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据;
数字基带预编码器,用于对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送;
数模/模数转换器,用于对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换;
混频器,用于将数据转换后的数据进行混频处理;
功放单元,用于将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送;
模拟预编码器,用于将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送;
移相器,与发射天线相连接,用于将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数字系带预编码器至少包括:三个逐层递进的数字子编码单元,分别为:第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元;以及,至少一个数字编码顺序调整单元;所述数字编码顺序调整单元,用于调整三个数字子编码单元的编码顺序,分别与第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元信号连接。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述模拟预编码器至少包括:至少两个模拟子编码单元,分别为:第一模拟编码单元和第二模拟编码单元;以及,至少一个模拟编码顺序调整单元,用于调整两个模拟编码子单元的编码顺序,所述模拟编码顺序调整单元分别信号连接于第一模拟编码单元和第二模拟编码单元。
4.一种基于权利要求1至3之一所述系统的5G通信网络MIMO预编码方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1:数据流分流单元将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据;
步骤2:数字基带预编码器对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送;
步骤3:数模/模数转换器对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换;
步骤4:将数据转换后的数据进行混频处理;
步骤5:混频器将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送;
步骤6:模拟编码预编码器将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送;
步骤7:移相器将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述步骤2中,对每一路分流数据进行数字系带预编码的方法执行以下步骤:
步骤2.1:数字编码顺序调整单元根据设定值,确定三个数字编码子单元的编码顺序;
步骤2.2:三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码,顺序中最后一个编码子单元编码后,生成数字编码结果。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述步骤3中,模拟预编码器将功放单元发送的数据进行模拟预编码的方法执行以下步骤:
步骤6.1:模拟编码顺序调整单元根据设定值,确定三个模拟编码子单元的编码顺序;
步骤6.2:两个模拟编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码,顺序中最后一个编码子单元编码后,生成最终的编码结果。
7.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤2.2中,三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码的方法中,所述第一数字编码单元进行编码的方法包括:使用编码矩阵和接收信号向量对数据进行数字编码,其中,所述编码矩阵为:W=βH,对应的所述接收信号向量为:;所述第二数字编码单元进行编码的方法包括:使用编码矩阵和信号接收向量对数据进行数字编码,其中,所述编码矩阵为:W=βH(HHH +ξIK )-1,所述信号接收向量为:;所述第三数字编码单元进行编码的方法包括:使用编码矩阵和信号接收向量对数据进行数字编码,其中,所述编码矩阵为:W=βH(HHH)-1,所述信号接收向量为:;其中:W为编码矩阵;β为缩放因子,用来约束信号发送功率;H为信道矢量;Q为正交向量参数;ξ为正则化系数,与基站总传输功率及噪声功率相关;S为调整系数;n为调整参数。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤6.2:两个模拟编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码的方法中,所述第一模拟编码单元进行编码的方法包括:取信道矩阵中元素的相位作为相移矩阵,对M×K个相位进行量化,采用功率迭代的方法求解一组相位集合,在迭代3~4次之后完成收敛,同时,发送端不停地向接收端发送训练序列;所述第二模拟编码单元进行编码的方法包括:选择激活有更好信道条件且相位相近的天线子阵列来产生发射波束,选择天线时基于最大化SNR准则。
9.一种基于权利要求4至9之一所述方法的装置,其特征在于,所述装置为一种非暂时性的计算机可读存储介质,该存储介质存储了计算指令,其包括:将数据进行分流的数据流分流单元,得到若干路分流数据的代码段;对每一路分流数据进行数字基带预编码,然后变频后进行发送的代码段;对数字基带预编码器变频后的数据进行数据转换的代码段;将数据转换后的数据进行混频处理的代码段;将混频处理后的数据进行功放处理后,然后进行发送的代码段;将功放单元发送的数据进行模拟预编码,然后再进行发送的代码段;将模拟预编码器编码后的数据发送到天线,通过天线进行发送的代码段。
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