CN112152684A - 基于ofdm的混合预编码设计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于OFDM的混合预编码设计方法及装置，其中，该方法包括：根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，对不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行基带数字预编码，通过快速傅里叶逆变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码；根据优化问题设计混合预编码器，对优化问题进行化简，根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计；根据等效实时低维的信道信息设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。该方法有效地提升系统的频谱效率，同时具有较低的计算复杂度和硬件复杂度。

Description

基于OFDM的混合预编码设计方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于OFDM的混合预编码设计方法及装置。

背景技术

大规模MIMO(Multiple Input Multiple Output，多入多出)技术需要大规模的射频链路，每一根天线连接一条专属的射频链路，由此将会带来巨大的能量开销和硬件成本。为缓解这个问题，混合预编码技术被提出。混合预编码包括数字预编码和模拟预编码两个部分，与基带的全数字编码相比，相当于牺牲了预编码的灵活性来换取系统能耗的降低：由于只需要远少于天线数量的射频链路去驱动大规模的天线阵列，因此能够大大地降低能量损耗和硬件复杂度。

宽带频率选择性衰落信道场景下的研究具有重要的实际意义和挑战性。对于频率选择性衰落信道的混合预编码的研究成为了一个新的研究热点。对于频率选择性衰落信道，基于OFDM(Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing，正交频分复用)的混合预编码技术将其转换为多个并行的窄带平衰落信道。与此同时，对于大规模MIMO系统来说，获取实时高维的CSI会增加训练和反馈的开销，带来延迟和误差风险，对于OFDM系统，由于需要对每一个子载波的信道进行估计，进一步增加信道估计和反馈的压力。为了进一步降低混合预编码的设计复杂度，利用子载波之间空间相关性，由此提出了新的混合预编码设计方案。但是其系统性能和计算复杂度仍然有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于OFDM的混合预编码设计方法，该方法有效地提升系统的频谱效率，同时具有较低的计算复杂度和硬件复杂度。

本发明的另一个目的在于提出一种基于OFDM的混合预编码设计装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于OFDM的混合预编码设计方法，包括：

根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，对不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行基带数字预编码，并通过快速傅里叶逆变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码；

根据优化问题设计混合预编码器，对所述优化问题进行化简，根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计；

根据等效实时低维的信道信息设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。

本发明实施例的基于OFDM的混合预编码设计方法，针对宽带频率选择性衰落性能，能够简化系统的硬件复杂度、降低计算复杂度，显著地提升系统的频谱效率。利用信道的二阶统计特性设计预编码器，对于大规模MIMO系统来说，能够降低获取高维实时信道状态信息的训练和反馈的开销。

另外，根据本发明上述实施例的基于OFDM的混合预编码设计方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，模拟预编码部分采用动态子连接结构，所述动态子连接结构中，每一根天线通过移相器与一条射频链路相连，天线对射频链路的选择由选择网络实现，由信道二阶统计特性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信道二阶统计特性包括频域协方差矩阵和时域协方差矩阵，频域协方差矩阵基于子载波之间的相关性，时域协方差矩阵基于信道时域的相关性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过所述时域协方差矩阵近似频域协方差矩阵，所述时域协方差矩阵由信道的散射几何决定。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述优化问题为最大化系统的下行频谱效率，设定基带数字预编码采用迫零算法，采用单次迭代将优化目标函数转换为包含模拟预编码矩阵，不包含数字预编码矩阵的表达式，对表达式进行放大处理，寻找到一个上界，所述优化目标函数上界为包含信道协方差矩阵的表达式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位包括：

根据天线之间的相关性分布特征对天线进行排序，放在一个队列之中，每一次循环中决定队头天线的射频链路选择和移相器相位，其中，所述天线之间的相关性分布特征由方差决定；

计算队头天线分配到不同射频链路带来的目标函数增益，选择能够带来增益最大的射频链路及相应的移相器相位。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述目标函数增益由优化目标函数简化为一个三角函数，进而确定移相器的相位。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述目标函数中加入惩罚项，利用所述惩罚项对各个天线组的数量进行调整。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述基带线性数字预编码包括迫零、匹配滤波和最小均方误差。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于OFDM的混合预编码设计装置，包括：

数字预编码模块，用于根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，对不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行基带数字预编码，并通过快速傅里叶逆变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码；

模拟与编码模块，用于根据优化问题设计混合预编码器，对所述优化问题进行化简，根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计；

设计模块，用于根据等效实时低维的信道信息设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。

本发明实施例的基于OFDM的混合预编码设计装置，针对宽带频率选择性衰落性能，能够简化系统的硬件复杂度、降低计算复杂度，显著地提升系统的频谱效率。利用信道的二阶统计特性设计预编码器，对于大规模MIMO系统来说，能够降低获取高维实时信道状态信息的训练和反馈的开销。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的基于OFDM的混合预编码设计方法流程图；

图2为根据本发明一个实施例的基于OFDM的混合预编码的框架示意图；

图3为根据本发明一个实施例的基于OFDM的混合预编码设计装置结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于OFDM的混合预编码设计方法及装置。

首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于OFDM的混合预编码设计方法。

图1为根据本发明一个实施例的基于OFDM的混合预编码设计方法流程图。

如图1所示，该基于OFDM的混合预编码设计方法包括以下步骤：

步骤S1，根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，对不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行基带数字预编码，并通过快速傅里叶逆变换(IFFT变换)转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码。

步骤S1中，基于混合预编码的基本过程确定混合预编码的框架。图2为根据本发明一个实施例的基于OFDM的混合预编码的框架示意图。混合预编码的基本过程包括：不同子载波上的数据流首先进行基带数字预编码，然后通过IFFT变换转换为时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码。

进一步地，在本发明的一个实施例中，模拟预编码部分采用动态子连接结构以降低系统的硬件复杂度和功耗。在动态子连接结构中，每一根天线通过移相器与一条射频链路相连。而天线对射频链路的选择则由选择网络实现，由信道二阶统计特性。

信道二阶统计特性包括频域协方差矩阵和时域协方差矩阵，频域协方差矩阵基于子载波之间的相关性，时域协方差矩阵基于信道时域的相关性。

通过时域协方差矩阵近似频域协方差矩阵，时域协方差矩阵由信道的散射几何决定，在一段时间内保持不变，因此混合预编码矩阵不必频繁改变。

进一步地，在本发明的一个实施例中，大规模MIMO的模拟预编码矩阵由高维信道信息决定，数字预编码矩阵由等效低维信道信息决定。

步骤S2，根据优化问题设计混合预编码器，对优化问题进行化简，从而简化设计，根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计。

进一步地，在本发明的一个实施例中，优化问题为最大化系统的频谱效率。假设基带数字预编码采用迫零算法，采用单次迭代将优化目标函数转换为包含模拟预编码矩阵，不包含数字预编码矩阵的表达式。对表达式进行放大处理，寻找到一个上界。

优化目标函数上界为包含信道协方差矩阵的表达式。将优化问题转换为最大化上界的问题，对模拟预编码的设计进行简化。

具体来说，在本发明的一个实施例中，优化目标函数的上界为包含信道协方差矩阵的表达式。简化后得到的新的目标函数如式(1)所示：

其中F_l、R_l为连接到第l条射频链路的天线组对应的模拟预编码向量和协方差矩阵。进一步地，将优化问题转换为最大化式(1)的问题，对模拟预编码的设计进行简化。

其中，在本发明的一个实施例中，用时域协方差矩阵近似频域协方差矩阵，即式(1)中的R_l由时域协方差矩阵近似。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据目标函数增益来选择与天线相连的射频链路和移相器相位包括以下步骤：

根据天线之间的相关性分布特征对天线进行排序，放在一个队列之中，每一次循环中决定队头天线的射频链路选择和移相器相位。

计算队头天线分配到不同射频链路带来的目标函数增益，选择能够带来增益最大的射频链路及相应的移相器相位。

可选地，天线之间的相关性分布特征由方差决定。对于每一根天线，与其他天线之间的相关性分布越平坦，方差越小，即认为该天线的分配对系统性能影响越小，因此越早被分配，即排在队列中的位置越靠前。

可选地，目标函数增益需要加入惩罚项。由于系统频谱效率简化过程中，加入了额外的限定条件，因此需要加入惩罚项对各个天线组的数量进行调整。

具体地，额外限定条件为不同射频链路的天线组的天线数量相似。因此，惩罚项利用惩罚因子用以对天线数量进行控制，惩罚因子较大时，各个天线组的天线数量严格相等。

步骤S3，根据等效实时低维的信道信息设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。

进一步地，在本发明的一个实施例中，基带数字预编码利用等效实时低维的信道信息进行设计。在确定的模拟预编码矩阵的条件下，信道信息的维度与射频链路数有关。可选地，基带数字预编码可以采用常用的线性数字预编码，包括迫零、匹配滤波和最小均方误差等。

在本发明的实施例中，针对频率选择性衰落信道，提出基于OFDM-MIMO的混合预编码设计方案，能够实现将其转换为多个并行的窄带平衰落信道。发射端配备大规模的天线阵列，对于大规模MIMO，能够明显地提升系统的频谱效率。

下面通过具体实施例的方式对基于OFDM的混合预编码设计方法进行详细说明。

在本发明的第一个具体实施例中，具体包括以下步骤：

S1，根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行编码，并通过IFFT变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码。

本发明实施例采用基于OFDM的混合预编码技术。OFDM的子载波数量为K＝32，接收端用户配置单根天线，用户数和单个子载波上的数据流维度一致，即N＝4。射频链路数为N_RF＝4，天线数量为M＝126。天线阵列采用ULA(Uniform Linear Array)。

S2，根据优化问题设计混合预编码器，对优化问题进行化简从而简化设计，根据优化目标函数增益来选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计。

优化问题为最大化系统的频谱效率。假设基带数字预编码采用迫零算法，采用单次迭代将优化目标函数转换为包含模拟预编码矩阵，不包含数字预编码矩阵的表达式。对表达式进行放大处理，寻找到一个上界。

具体来说，优化目标函数的上界为包含信道协方差矩阵的表达式。简化后得到的新的目标函数如式(2)所示：

其中F_l、R_l为连接到第l条射频链路的天线组对应的模拟预编码向量和协方差矩阵。进一步地，将优化问题转换为最大化式(2)的问题，对模拟预编码的设计进行简化。具体来说，式(2)中的R_l由时域协方差矩阵近似。

然后，根据目标函数增益来选择与天线相连的射频链路和移相器相位包括以下步骤：

1)根据天线之间的相关性分布特征对天线进行排序，放在一个队列之中，每一次循环中决定队头天线的射频链路选择和移相器相位。其中，天线之间的相关性分布特征由方差决定。具体来说，

其中

为天线m和其它天线的相关性分布，Var()代表方差。对于每一根天线，与其他天线之间的相关性分布越平坦，方差越小，即认为该天线的分配对系统性能影响越小，因此越早被分配，即排在队列中的位置越靠前。

2)计算队头天线分配到不同射频链路带来的目标函数增益，选择能够带来增益最大的射频链路及相应的移相器相位。

具体来说，根据式(3)，目标函数增益可以简化为一个简单的三角函数，由此确定移相器的相位。具体来说，目标函数的增益可以表示为：

其中S_l为连接第l条射频链路的天线集合，C_l为连接第l条射频链路的天线集合的数量，

和

分别是位于R的第S_l(n)行，第m列的值的模和相位，

为第S_l(n)根天线连接的移相器相位。

进一步地，目标函数增益需要加入惩罚项。由于系统频谱效率简化过程中，加入了额外的限定条件，因此需要加入惩罚项对各个天线组的数量进行调整。具体地，额外限定条件为不同射频链路的天线组的天线数量相似。因此，惩罚项利用惩罚因子用以对天线数量进行控制，具体来说，最终决定天线连接的射频链路和移相器相位的表达式如下：

S3，根据等效实时低维的信道信息来设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。

基带数字预编码利用等效实时低维的信道信息进行设计。在确定的模拟预编码矩阵的条件下，信道信息的维度与射频链路数有关。进一步地，基带数字预编码采用正则化迫零算法消除码间干扰。

在本发明的第二个具体实施例中，具体包括以下步骤：

S1，根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行编码，并通过IFFT变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码。

本发明实施例采用基于OFDM的混合预编码技术。OFDM的子载波数量为K＝32，接收端用户配置单根天线，用户数和单个子载波上的数据流维度一致，即N＝4。射频链路数为N_RF＝4，天线数量为M＝144。天线阵列采用UPA(Uniform Planar Array)。

S2，根据优化问题设计混合预编码器，对优化问题进行化简从而简化设计，根据优化目标函数增益来选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计。

优化问题为最大化系统的频谱效率。假设基带数字预编码采用迫零算法，采用单次迭代将优化目标函数转换为包含模拟预编码矩阵，不包含数字预编码矩阵的表达式。对表达式进行放大处理，寻找到一个上界。

具体来说，优化目标函数的上界为包含信道协方差矩阵的表达式。简化后得到的新的目标函数如式(6)所示：

其中F_l、R_l为连接到第l条射频链路的天线组对应的模拟预编码向量和协方差矩阵。进一步地，将优化问题转换为最大化式(6)的问题，对模拟预编码的设计进行简化。具体来说，式(6)中的R_l由时域协方差矩阵近似。

然后，根据目标函数增益来选择与天线相连的射频链路和移相器相位包括以下步骤：

1)根据天线之间的相关性分布特征对天线进行排序，放在一个队列之中，每一次循环中决定队头天线的射频链路选择和移相器相位。其中，天线之间的相关性分布特征由方差决定。具体来说：

其中

为天线m和其它天线的相关性分布，Var()代表方差。对于每一根天线，与其他天线之间的相关性分布越平坦，方差越小，即认为该天线的分配对系统性能影响越小，因此越早被分配，即排在队列中的位置越靠前。

2)计算队头天线分配到不同射频链路带来的目标函数增益，选择能够带来增益最大的射频链路及相应的移相器相位。

具体来说，根据式(3)，目标函数增益可以简化为一个简单的三角函数，由此确定移相器的相位。具体来说，目标函数的增益可以表示为：

其中S_l为连接第l条射频链路的天线集合，C_l为连接第l条射频链路的天线集合的数量，

和

分别是位于R的第S_l(n)行，第m列的值的模和相位，

为第S_l(n)根天线连接的移相器相位。

进一步地，目标函数增益需要加入惩罚项。由于系统频谱效率简化过程中，加入了额外的限定条件，因此需要加入惩罚项对各个天线组的数量进行调整。具体地，额外限定条件为不同射频链路的天线组的天线数量相似。因此，惩罚项利用惩罚因子用以对天线数量进行控制，具体来说，最终决定天线连接的射频链路和移相器相位的表达式如下：

S3，根据等效实时低维的信道信息来设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。

基带数字预编码利用等效实时低维的信道信息进行设计。在确定的模拟预编码矩阵的条件下，信道信息的维度与射频链路数有关。进一步地，基带数字预编码采用正则化迫零算法消除码间干扰。

根据本发明实施例提出的基于OFDM的混合预编码设计方法，针对宽带频率选择性衰落性能，能够简化系统的硬件复杂度、降低计算复杂度，显著地提升系统的频谱效率。利用信道的二阶统计特性设计预编码器，对于大规模MIMO系统来说，能够降低获取高维实时信道状态信息的训练和反馈的开销。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于OFDM的混合预编码设计装置。

图3为根据本发明一个实施例的基于OFDM的混合预编码设计装置结构示意图。

如图3所示，该基于OFDM的混合预编码设计装置包括：数字预编码模块100、模拟与编码模块200和设计模块300。

数字预编码模块100，用于根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，对不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行基带数字预编码，并通过快速傅里叶逆变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码。

模拟与编码模块200，用于根据优化问题设计混合预编码器，对优化问题进行化简，根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计。

设计模块300，用于根据等效实时低维的信道信息设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。

需要说明的是，前述对基于OFDM的混合预编码设计方法实施例的解释说明也适用于该实施例的装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的基于OFDM的混合预编码设计装置，针对宽带频率选择性衰落性能，能够简化系统的硬件复杂度、降低计算复杂度，显著地提升系统的频谱效率。利用信道的二阶统计特性设计预编码器，对于大规模MIMO系统来说，能够降低获取高维实时信道状态信息的训练和反馈的开销。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于OFDM的混合预编码设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，对不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行基带数字预编码，并通过快速傅里叶逆变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码；

根据优化问题设计混合预编码器，对所述优化问题进行化简，根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计；

根据等效实时低维的信道信息设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。

2.根据权利要求1所述的基于OFDM的混合预编码设计方法，其特征在于，模拟预编码部分采用动态子连接结构，所述动态子连接结构中，每一根天线通过移相器与一条射频链路相连，天线对射频链路的选择由选择网络实现，由信道二阶统计特性。

3.根据权利要求1或2所述的基于OFDM的混合预编码设计方法，其特征在于，所述信道二阶统计特性包括频域协方差矩阵和时域协方差矩阵，频域协方差矩阵基于子载波之间的相关性，时域协方差矩阵基于信道时域的相关性。

4.根据权利要求3所述的基于OFDM的混合预编码设计方法，其特征在于，通过所述时域协方差矩阵近似频域协方差矩阵，所述时域协方差矩阵由信道的散射几何决定。

5.根据权利要求1所述的基于OFDM的混合预编码设计方法，其特征在于，所述优化问题为最大化系统的下行频谱效率，设定基带数字预编码采用迫零算法，采用单次迭代将优化目标函数转换为包含模拟预编码矩阵，不包含数字预编码矩阵的表达式，对表达式进行放大处理，寻找到一个上界，所述优化目标函数上界为包含信道协方差矩阵的表达式。

6.根据权利要求1所述的基于OFDM的混合预编码设计方法，其特征在于，所述根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位包括：

根据天线之间的相关性分布特征对天线进行排序，放在一个队列之中，每一次循环中决定队头天线的射频链路选择和移相器相位，其中，所述天线之间的相关性分布特征由方差决定；

计算队头天线分配到不同射频链路带来的目标函数增益，选择能够带来增益最大的射频链路及相应的移相器相位。

7.根据权利要求6所述的基于OFDM的混合预编码设计方法，其特征在于，所述目标函数增益由优化目标函数简化为一个三角函数，进而确定移相器的相位。

8.根据权利要求6所述的基于OFDM的混合预编码设计方法，其特征在于，在所述目标函数中加入惩罚项，利用所述惩罚项对各个天线组的数量进行调整。

9.根据权利要求1所述的基于OFDM的混合预编码设计方法，其特征在于，所述基带线性数字预编码包括迫零、匹配滤波和最小均方误差。

10.一种基于OFDM的混合预编码设计装置，其特征在于，包括：

数字预编码模块，用于根据通信需求选择OFDM中子载波的数量，对不同子载波上的数据流由各自的数字预编码矩阵进行基带数字预编码，并通过快速傅里叶逆变换转换到时域信号，经由射频链路到达模拟预编码部分，通过相位调制实现编码；

模拟与编码模块，用于根据优化问题设计混合预编码器，对所述优化问题进行化简，根据优化目标函数增益选择与天线相连的射频链路和移相器相位，设计模拟预编码器，利用信道二阶统计特性简化模拟预编码矩阵设计；

设计模块，用于根据等效实时低维的信道信息设计数字预编码器，采用基带线性数字预编码，消除子载波上信号的干扰。

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