CN112511203B - 多用户mimo异构网络下行数字模拟混合预编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，方法包括：获取用户端接收的第一信号和第二信号；对第一信号和第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到第一基站的数字模拟混合预编码值、第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；根据第一基站的数字模拟混合预编码值、第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，用户端接收经过数字模拟混合预编码的下行数据信号；本发明实施例中的方法可以有效降低大型天线阵的复杂度和功耗，增加空间复用增益来对抗路径损耗，从而提高通信质量，通过第二基站的中继作用，可以有效扩大第一基站对用户端的服务范围。

Description

多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及的是多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法。

背景技术

5G通信网络需要巨大的带宽和全面的网络覆盖，为了满足5G通信所需的巨大带宽和综合全面的覆盖的需求，提高用户的服务质量，现有技术出现了很多解决方案。但是由于毫米波信道拥有非常大的带宽，其波长小，毫米波网络信道存在巨大的路径损耗，导致天线阵的复杂度高，功耗大，空间复用率小，路径损耗大影响通信质量，用户覆盖范围小。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，旨在解决现有技术中由于毫米波信道拥有非常大的带宽，其波长小，毫米波网络信道存在巨大的路径损耗导致天线阵的复杂度高，功耗大，空间复用率小，路径损耗大影响通信质量，用户覆盖范围小的问题。

本发明解决问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，其中，所述方法包括：

获取用户端接收的第一信号和第二信号；其中，所述第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成并通过第二基站中转的信号；所述第二信号是所述第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成并通过所述第二基站中转的信号；

对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；

根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，用户端接收经过数字模拟混合预编码的下行数据信号。

在一种实现方式中，其中，所述所述第一信号生成方式为：

第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成的第一发送信号；

将所述第一发送信号发送到所述第二基站，得到第一中转信号；

所述第二基站对所述第一中转信号进行数字和模拟转换，得到第一信号。

在一种实现方式中，其中，所述所述第二信号生成方式为：

第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成的第二发送信号；

将所述第二发送信号发送到所述第二基站，得到第二中转信号；

所述第二基站对所述第二中转信号进行数字和模拟转换，得到第二信号。

在一种实现方式中，其中，所述对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值包括：

计算所述第一信号和所述第二信号的均方误差值；

对所述均方误差值进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值。

在一种实现方式中，其中，所述对所述均方误差值进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值包括：

解析所述均方误差值，得到第一项式，第二项式，第三项式；

根据压缩感知技术正交匹配追踪方法对所述第一项式的值，所述第二项式的值，所述第三项式的值进行压缩处理，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值。

在一种实现方式中，其中，所述下行数据信号生成方式为：

获取第二基站中转信号；

根据所述用户端的数字模拟混合预编码值对所述第二基站中转信号进行编码得到下行数据信号。

在一种实现方式中，其中，所述第二基站中转信号生成方式为：

获取第一基站发射信号；

根据所述第二基站的数字模拟混合预编码值对所述第一基站发射信号进行编码，得到第二基站中转信号。

在一种实现方式中，其中，所述第一基站发射信号生成方式为：

生成第一基站原始发射信号；

根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值对所述第一基站原始发射信号进行编码，得到第一基站发射信号。

第二方面，本发明实施例还提供一种多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码装置，其中，装置包括：

第一信号和第二信号获取单元，用于获取用户端接收的第一信号和第二信号；其中，所述第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成并通过第二基站中转的信号；所述第二信号是所述第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成并通过所述第二基站中转的信号；

数字模拟混合预编码值生成单元，用于对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；

下行数据信号接收单元，用于根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，用户端接收经过数字模拟混合预编码的下行数据信号。

第三方面，本发明实施例还提供一种智能终端，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于执行如上述任意一项所述的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法。

第四方面，本发明实施例还提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如上述中任意一项所述的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法。

本发明的有益效果：本发明实施例首先获取用户端接收的第一信号和第二信号；其中，所述第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成并通过第二基站中转的信号；所述第二信号是所述第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成并通过所述第二基站中转的信号；然后对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；最后根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，用户端接收经过数字模拟混合预编码的下行数据信号；可见，本发明实施例中的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法可以有效降低大型天线阵的复杂度和功耗，并为用户提供有效的空间复用增益和波束形成来对抗路径损耗，从而提高通信质量，并且，通过第二基站的中继作用，可以有效扩大第一基站也即宏基站对用户端也即宏用户的服务范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施例提供多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法流程示意图

图2本发明实施例提供的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码装置的原理框图。

图3本发明实施例提供的智能终端的内部结构原理框图。

具体实施方式

本发明公开了多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

由于现有技术中，无线通信网络中，毫米波信道拥有非常大的带宽，其波长小，毫米波网络信道存在巨大的路径损耗，导致天线阵的复杂度高，功耗大，空间复用率小，路径损耗大影响通信质量，导致用户覆盖范围小。

为了解决现有技术的问题，本实施例提供了一种多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，通过本实施例中的方法，通过先计算出第一基站的数字模拟混合预编码值，其中，第一基站在本实施例中为宏基站；第二基站的数字模拟混合预编码值，其中，第二基站在本实施例中为小基站，也即中继基站；用户端的数字模拟混合预编码值后，其中，用户端在本实施例中为宏用户；然后在实际的无线通信网络中，通过对第一基站，第二基站和用户端的信号进行数字模拟混合预编码，然后在用户端接收到经过数字模拟混合预编码的下行数据信号，实现有效降低大型天线阵的复杂度和功耗，并为用户提供有效的空间复用增益和波束形成来对抗路径损耗，从而提高通信质量，并且，采用第二基站来做中继，可以有效扩大宏基站对宏用户的服务范围。具体地，先获取用户端接收的第一信号和第二信号；其中，所述第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成并通过第二基站中转的信号；所述第二信号是所述第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成并通过所述第二基站中转的信号；然后对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；最后，根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，用户端接收经过数字模拟混合预编码的下行数据信号。本实施例通过预先对第一基站、第二基站和用户端的数字模拟混合预编码来抑制信道干扰，提高通信质量，本实施例中的方法能够降低系统设备的复杂度，降低数据处理复杂度，同时通过两层异构网络获得了复用增益，提高用户覆盖率。

举例说明

无线通信中的毫米波信道拥有非常大的带宽，由于波长小，所以信道存在巨大的路径损耗。由宏蜂窝网络和一些具有较低传输功率的覆盖节点组成的异构网络可以为无线通信网络提供更好的覆盖和较高的信道容量。本发明实施例设计了一个两层异构毫米波网络，一些小蜂窝部署在宏蜂窝的覆盖范围，小基站(位于小蜂窝中)在宏蜂窝中成为中继服务宏用户(也即用户端)。使用毫米波数字模拟混合波束形成技术，可以有效降低大型天线阵的复杂度和功耗，并为用户提供有效的空间复用增益和波束形成来对抗路径损耗，从而提高通信质量。并且，小基站作为中继使用，可以有效扩大宏基站对宏用户的服务范围。实际中，为了设计宏基站，小基站以及用户端的毫米波数字模拟混合预编码与解码方案，利用全数字波束形成与混合数字模拟波束形成设计之间的最小均方误差来得到数字模拟混合预编码与解码。本发明实施例先利用全数字波束形成的方法设计出宏基站、小基站以及宏用户的数字预编码和解码。宏基站发射信号经过小基站中继到宏用户，利用设计后的全数字预编码和解码，用户端接收到了利用全数字编码方案得到的信号

而宏基站发送信号通过我们所要设计的数字模拟混合预编码和解码，用户端接收到的信号表示为y_i0[k]。从信号的表达式可以看出

与y_i0[k]有相似的结构。下一步我们计算信号

与y_i0[k]之间的均方误差。根据均方误差的表达式，我们通过压缩感知技术经过三阶段的设计使其最小化来得到宏基站、小基站以及宏用户的数字模拟混合预编码值。根据这个数字模拟混合预编码值，对宏基站、小基站以及宏用户的信号进行编码处理，最后用户端就可以得到经过数字模拟混合预编码的下行数据信号，此信号是消除了信道干扰的信号。

示例性方法

本实施例提供了多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，该方法可以应用于通信智能终端。具体如图1所示，所述方法包括：

步骤S100、获取用户端接收的第一信号和第二信号；其中，所述第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成并通过第二基站中转的信号；所述第二信号是所述第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成并通过所述第二基站中转的信号；

具体地，本发明实施例设计的是一个两层异构网络，一个第一基站也即宏蜂窝与4个部署在宏蜂窝覆盖范围内的小基站也即小蜂窝。小蜂窝的小基站作为宏蜂窝的中继来服务用户端，也即宏用户，每个小基站服务一个宏用户。为了得到编码值，先获取用户端接收的第一信号和第二信号，第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成，然后在经过中继第二基站的中转发送到用户端得到的，第二信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成，然后经过中继第二基站的中转发送到用户端得到的。获取到用户端的第一信号和第二信号是为后续的计算第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值做准备的。

为了得到第一信号，所述第一信号生成方式为：

第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成的第一发送信号；将所述第一发送信号发送到所述第二基站，得到第一中转信号；所述第二基站对所述第一中转信号进行数字和模拟转换，得到第一信号。

具体地，第一基站中生成的信号不是直接发送到用户的，为了增大覆盖率和提高通信质量，本发明实施例采用两层异构网络，第一基站将第一发送信号发送到第二基站，第二基站将第一中转信号发送给用户端。在本实施例中，第一基站也即宏基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成的第一发送信号；全数字波束赋形技术为在发射端的数模转换之前完成数字波束赋形的信号处理的技术。然后第一基站将进行全数字波束赋形处理后的第一发送信号发送到第二基站也即小基站，得到第一中转信号，第二基站接收到第一中转信号进行模拟转数字转换成第二基站内部器件能够处理的信号，然后再进行数字转模拟形成第一信号。实际中，第一信号的表达形式为：

其中

是在第i个小基站中用户端数字解码矩阵，

是第i个小基站到用户端的毫米波信道，

第i个小基站的数字编码矩阵，G_i[k]是宏基站到第i个小基站的毫米波信道，

是宏基站数字编码矩阵，s_m[k]是宏基站发送的信号；n_iu[k]是第i个小基站到用户端的信道噪声，n_i[k]宏基站到第i个小基站的信道噪声。

为了得到第二信号，所述所述第二信号生成方式为：

第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成的第二发送信号；将所述第二发送信号发送到所述第二基站，得到第二中转信号；所述第二基站对所述第二中转信号进行数字和模拟转换，得到第二信号。

具体地，第一基站中生成的信号不是直接发送到用户的，为了增大覆盖率和提高通信质量，本发明实施例采用两层异构网络，第一基站将第二发送信号发送到第二基站，第二基站将第二中转信号发送给用户端。在本实施例中，第一基站也即宏基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成第二发送信号；模拟数字混合波束赋形技术为发射端的数模转换之前完成数字波束赋形的信号处理，同时在发射端的数模转换之后完成模拟波束赋形的信号处理的技术。然后第一基站将进行模拟数字混合波束赋形技术生成的第二发送信号发送到第二基站也即小基站，得到第二中转信号；所述第二基站对所述第二中转信号进行模拟转数字转换成第二基站内部器件能够处理的信号，然后再进行数字转模拟形成第二信号。实际中，第二信号的表达形式为：

其中

是用户端的数字模拟编码矩阵，

是第i个小基站的数字模拟编码矩阵，W_mF_m[k]是宏基站的数字模拟编码矩阵。

本实施例提供了多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，该方法可以应用于通信智能终端。具体如图1所示，所述方法包括：

步骤S200、对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；

在本实施例中，根据第一信号和第二信号来进行计算，从而得到多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码值，这样在实际应用时，第一基站和第二基站的信号通过预编码，可以使得用户端接收到的信号是消除了信道干扰的信号，从而简化了大型天线阵的复杂度和功耗。例如，根据第一信号和第二信号，对两个信号进行数字模拟混合预编码运算，其运算方法可以可以采用如基于V-BLAST的数字模拟域混合预编码算法，也可以采用基于迫零算法的数字模拟混合预编码运算，具体不做限制。最后得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，为后续消除信道干扰做准备。

为了得到数字模拟混合预编码值，所述对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值包括：计算所述第一信号和所述第二信号的均方误差值；对所述均方误差值进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值。

具体地，根据公式计算第一信号和第二信号的均方误差值，在本实施例中，均方误差值的表达形式为：

其中

然后对均方误差值进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值。

为了便于计算，所述对所述均方误差值进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值包括：解析所述均方误差值，得到第一项式，第二项式，第三项式；根据压缩感知技术正交匹配追踪方法对所述第一项式的值，所述第二项式的值，所述第三项式的值进行压缩处理，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值。

具体地，对均方误差值进行解析，得到均方误差值的第一项式，第二项式，第三项式，其中，所述第一项式为

所述第二项式为

所述第三项式为

然后，根据压缩感知技术正交匹配追踪(OMP)方法，对所述第一项式的值，所述第二项式的值，所述第三项式的值进行压缩处理。在一种实现方式中，采用压缩感知技术正交匹配追踪(OMP)算法使第三项式

的值最小，得到第i个宏用户端的数字模拟编码

根据第i个宏用户端的数字模拟编码

和已知的含有全数字编码的A_2i项，然后采用压缩感知技术正交匹配追踪(OMP)算法使第二项式

的值最小，就可以得到第i个小基站中继端的数字模拟编码W_ip1,W_ip2，F_ip[k]。根据前述得到的编码

W_ip1,W_ip2，F_ip[k]，以及已知的含有全数字编码的A_1i项，应用压缩感知技术正交匹配追踪OMP算法使第一项的值最小，得到宏基站端的混合数字模拟编码W_m，F_m[k]。

为了得到下行数据信号，所述下行数据信号生成方式为：

获取第二基站中转信号；根据所述用户端的数字模拟混合预编码值对所述第二基站中转信号进行编码得到下行数据信号。

在本实施例中，用户端接收的下行数据信号是从第二基站发送过来的，因此，当用户端接收到第二基站中转信号后，根据之前得到的用户端的数字模拟混合预编码值

对所述第二基站中转信号进行编码，就可以得到下行数据信号，下行数据信号因为经过了预编码，消除了干扰，增加了信道容量增益，使得信息传输速率最大化。

为了得到第二基站中转信号，第二基站中转信号生成方式为：获取第一基站发射信号；根据所述第二基站的数字模拟混合预编码值对所述第一基站发射信号进行编码，得到第二基站中转信号。

具体地，第二基站接收的第二基站中转信号是从第一基站发送过来的，因此，当第二基站接收到第一基站发射信号后，根据之前得到的第二基站的数字模拟混合预编码值W_ip1,W_ip2，F_ip[k]对第一基站发射信号进行编码，就可以得到第二基站中转信号。第二基站中转信号因为经过了预编码，消除了干扰，增加了信道容量增益，使得信息传输速率最大化。

为了得到第一基站发射信号，所述第一基站发射信号生成方式为：

生成第一基站原始发射信号；根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值对所述第一基站原始发射信号进行编码，得到第一基站发射信号。

在本实施例中，第一基站原始发射信号是发送到第二基站的，为了消除链路损耗，故在第一基站生成原始发射信号后，根据之前得到的第一基站的数字模拟混合预编码值W_m，F_m[k]对所述第一基站原始发射信号进行编码，得到第一基站发射信号。第一基站发射信号因为经过了预编码，消除了干扰，增加了信道容量增益，使得信息传输速率最大化。

示例性设备

如图2中所示，本发明实施例提供一种多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码装置，该装置包括：第一信号和第二信号获取单元401，数字模拟混合预编码值生成单元402，下行数据信号接收单元403，其中，

第一信号和第二信号获取单元401，用于获取用户端接收的第一信号和第二信号；其中，所述第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成并通过第二基站中转的信号；所述第二信号是所述第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成并通过所述第二基站中转的信号；

数字模拟混合预编码值生成单元402，用于对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；

下行数据信号接收单元403，用于根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，用户端接收经过数字模拟混合预编码的下行数据信号。

基于上述实施例，本发明还提供了一种智能终端，其原理框图可以如图3所示。该智能终端包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏、温度传感器。其中，该智能终端的处理器用于提供计算和控制能力。该智能终端的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该智能终端的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法。该智能终端的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该智能终端的温度传感器是预先在智能终端内部设置，用于检测内部设备的运行温度。

本领域技术人员可以理解，图3中的原理图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的智能终端的限定，具体的智能终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种智能终端，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于进行以下操作的指令：获取用户端接收的第一信号和第二信号；其中，所述第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成并通过第二基站中转的信号；所述第二信号是所述第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成并通过所述第二基站中转的信号；

对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；

根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，用户端接收经过数字模拟混合预编码的下行数据信号。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

综上所述，本发明公开了一种多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，所述方法包括：首先获取用户端接收的第一信号和第二信号；其中，所述第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成并通过第二基站中转的信号；所述第二信号是所述第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成并通过所述第二基站中转的信号；然后对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；最后根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，用户端接收经过数字模拟混合预编码的下行数据信号；可见，本发明实施例中的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法可以有效降低大型天线阵的复杂度和功耗，并为用户提供有效的空间复用增益和波束形成来对抗路径损耗，从而提高通信质量，并且，通过第二基站的中继作用，可以有效扩大第一基站对用户端的服务范围。

应当理解的是，本发明公开了一种多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，其特征在于，所述方法包括：

获取用户端接收的第一信号和第二信号；其中，所述第一信号是第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成并通过第二基站中转的信号；所述第二信号是所述第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成并通过所述第二基站中转的信号；

对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；其中，所述对所述第一信号和所述第二信号进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值包括：计算所述第一信号和所述第二信号的均方误差值；对所述均方误差值进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值；根据公式计算第一信号和第二信号的均方误差值，均方误差值的表达形式为：

其中，

是用户端接收的利用全数字编码方案得到的信号，y_i0[k]是用户端接收的利用数字模拟混合预编码和解码得到信号；

是在第i个小基站中用户端数字解码矩阵，

是第i个小基站到用户端的毫米波信道，

第i个小基站的数字编码矩阵，G_i[k]是宏基站到第i个小基站的毫米波信道，

是宏基站数字编码矩阵；

对均方误差值进行解析，得到均方误差值的第一项式，第二项式，第三项式，其中，所述第一项式为

所述第二项式为

所述第三项式为

然后，根据压缩感知技术正交匹配追踪(OMP)方法，对所述第一项式的值，所述第二项式的值，所述第三项式的值进行压缩处理；采用压缩感知技术正交匹配追踪(OMP)算法使第三项式

的值最小，得到第i个宏用户端的数字模拟编码

根据第i个宏用户端的数字模拟编码

和已知的含有全数字编码的A_2i项，然后采用压缩感知技术正交匹配追踪(OMP)算法使第二项式

的值最小，就得到第i个小基站中继端的数字模拟编码W_ip1,W_ip2，F_ip[k]；根据前述得到的编码

W_ip1,W_ip2，F_ip[k]，以及已知的含有全数字编码的A_1i项，应用压缩感知技术正交匹配追踪OMP算法使第一项的值最小，得到宏基站端的混合数字模拟编码W_m，F_m[k]；

根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值、所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值，用户端接收经过数字模拟混合预编码的下行数据信号。

2.根据权利要求1所述的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，其特征在于，所述第一信号生成方式为：

第一基站基于多用户MIMO异构网络的全数字波束赋形技术生成的第一发送信号；

将所述第一发送信号发送到所述第二基站，得到第一中转信号；

所述第二基站对所述第一中转信号进行数字和模拟转换，得到第一信号。

3.根据权利要求2所述的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，其特征在于，所述第二信号生成方式为：

第一基站基于多用户MIMO异构网络的模拟数字混合波束赋形技术生成的第二发送信号；

将所述第二发送信号发送到所述第二基站，得到第二中转信号；

所述第二基站对所述第二中转信号进行数字和模拟转换，得到第二信号。

4.根据权利要求3所述的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，其特征在于，所述对所述均方误差值进行数字模拟混合预编码运算，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值包括：

解析所述均方误差值，得到第一项式，第二项式，第三项式；

根据压缩感知技术正交匹配追踪方法对所述第一项式的值，所述第二项式的值，所述第三项式的值进行压缩处理，得到所述第一基站的数字模拟混合预编码值，所述第二基站的数字模拟混合预编码值以及用户端的数字模拟混合预编码值。

5.根据权利要求4所述的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，其特征在于，所述下行数据信号生成方式为：

获取第二基站中转信号；

根据所述用户端的数字模拟混合预编码值对所述第二基站中转信号进行编码得到下行数据信号。

6.根据权利要求5所述的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，其特征在于，所述第二基站中转信号生成方式为：

获取第一基站发射信号；

根据所述第二基站的数字模拟混合预编码值对所述第一基站发射信号进行编码，得到第二基站中转信号。

7.根据权利要求6所述的多用户MIMO异构网络下行数字模拟混合预编码方法，其特征在于，所述第一基站发射信号生成方式为：

生成第一基站原始发射信号；

根据所述第一基站的数字模拟混合预编码值对所述第一基站原始发射信号进行编码，得到第一基站发射信号。

8.一种智能终端，其特征在于，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序；所述程序用于执行如权利要求1-7中任意一项所述的方法。

9.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如权利要求1-7中任意一项所述的方法。

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