CN114024584A - 一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端 - Google Patents
一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114024584A CN114024584A CN202111075305.5A CN202111075305A CN114024584A CN 114024584 A CN114024584 A CN 114024584A CN 202111075305 A CN202111075305 A CN 202111075305A CN 114024584 A CN114024584 A CN 114024584A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- precoder
- user
- path loss
- rci
- users
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 238000005562 fading Methods 0.000 claims description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 235000015429 Mirabilis expansa Nutrition 0.000 claims 1
- 244000294411 Mirabilis expansa Species 0.000 claims 1
- 235000013536 miso Nutrition 0.000 claims 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 238000011478 gradient descent method Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 241000219000 Populus Species 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/0413—MIMO systems
- H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/391—Modelling the propagation channel
- H04B17/3911—Fading models or fading generators
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/024—Channel estimation channel estimation algorithms
- H04L25/0242—Channel estimation channel estimation algorithms using matrix methods
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/024—Channel estimation channel estimation algorithms
- H04L25/025—Channel estimation channel estimation algorithms using least-mean-square [LMS] method
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明属于无线通信和移动计算技术领域,公开了一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端,包括:进行系统模型的构建;进行不等路径损失的预编码器设计;进行保密通信用预编码器的构建。本发明所提出的预编码器可以被视为一个改进的规则化信道反演(RCI),它有更多的规则化参数,这些参数由用户的路径损失信息获得。该预编码器的规则化参数有一个解析,不需要数值搜索,解决了在路径损失不等情况下的RCI预编码问题。该预编码器实现了用户总和速率的提高,扩展了RCI预编码器,在各用户路径损失不一致的情况下,提高了用户的总和速率。该编码器也可以用于保密通信。由于预编码器具有解析解,所以求解规则化参数的复杂度低。
Description
技术领域
本发明属于无线通信和移动计算技术领域,尤其涉及一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端。
背景技术
目前,多输入单输出(MISO)广播信道表示点对多点传输,其中一个多天线发射机同时将数据发送到多个单天线接收机。每个接收器从其他用户产生的干扰中解码数据。由于复杂度较低,对于MISO广播信道,可以采用规则化的信道反演(RCI)预编码。当考虑到每个用户发送机密消息和其他用户共同窃听消息的情况时,也可以得到优化安全通信总和速率的规则化参数。以上讨论的RCI的规则化参数都是基于用户路径损失相同的假设。一些文献讨论了在用户路径损失不等的情况下的RCI预编码。杨等人研究了在路径损失不一致的情况下多输入多输出(MIMO)多用户(MU)网络中的基于RCI的保密通信,通过数值搜索,得到了最优的规则化参数,但数值搜索复杂度较高。有学者提出利用梯度下降法得到了扩展的RCI预编码的参数,但用户总和速率提高有限。Muharar等人研究了在总功率约束下,基于RCI的MISO广播信道总和速率最大化。用户被分成了几组,但是假设每个组中的用户的路径损失相等。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:现有预编码中,假设每个组中的用户的路径损失相等,该假设与实际情况不符合,实际情况下由于用户随机广泛的分布,每个用户的路径损失不一致。
解决以上问题及缺陷的难度为:传统的RCI编码器,没有考虑用户路径损失不一致的情况。其他学者提出的在路径损失不一致的情况下的预编码器有如下问题:1:算法复杂度高,规则化参数没有解析解,需要数值搜素。2:采用梯度下降法搜索只能在传统的RCI规则化参数附近搜索一个局部最优解,且梯度下降法是一个迭代算法,需要一定的计算复杂度。3:将用户分为几个组,每个组中的用户假定具有相同的路径损失,这种方法没有从根本上解决路径损失不相同的问题。
解决以上问题及缺陷的意义为:本发明的预编码器考虑了用户具有不同的路径损失,提高了用户的总和速率。考虑到用户传输保密信息,该编码器还可以用于实现在用户具有不同路径损失的情况下的用户保密通信,提高用户的安全通信总和速率。由于本预编码器的规则化参数具有解析解,该编码器的复杂度低。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端。
本发明是这样实现的,一种预编码器的构建方法,所述预编码器的构建方法包括以下步骤:
步骤一,进行系统模型的构建;
步骤二,进行不等路径损失的预编码器设计;
步骤三,进行保密通信用预编码器的构建。
进一步,步骤一中,所述系统模型的构建,包括:
定义符号含义:(·)H表示共轭转置;E{·}表示期望操作;表示所有m×n具有复值元素的矩阵的空间;向量是具有零均值和协方差矩阵∑的复高斯随机向量;Diag(d)表示由向量d的元素组成的对角矩阵;Tr(·)表示矩阵秩。
对于MISO广播信道,基站BS与空间分散的单天线用户通信,BS装有多天线。假设基站和用户之间为窄带信道,在第k个用户处接收的信号是:
yk=hkpksk+∑j≠khkpjsj+nk (1)其中,为基站到用户的用户信道;为用户k的预编码向量,;用户信号s1,...,sk是独立选择的,并且本发明假设E{|si|2}=1。考虑到用户可能存在路径损失不等的场景,lk和分别表示基站和用户之间的路径损失和归一化多径衰落的影响。传输模型通过以下方式示出:
其中,K×N组合信道矩阵衰落矩阵预编码矩阵P=[p1,...,pK]。噪声矢量n=[n1,...,nK]T。发射功率被归一化,即Tr(PHP)=1。K×K矩阵R=Diag([l1,...,lK])。用户的信干噪比为:
可实现的总速率由下式给出:
考虑RCI预编码器,预编码矩阵为:
其中:
ζRCI=Tr(HHH(HHH+αI)-2) (6)
进一步,步骤二中,所述不等路径损失情况下的预编码器设计,包括:
在提出的MMSE问题中,信号s首先通过HH,然后通过PH。
RCI预编码器通过解决以下问题等价地得到:
公式(7)的目标函数为:
将f(P)的导数设为等于零:
获得:
PH=H(HHH+αI)-1 (10)
因此获得:
P=(HHH+αI)-1HH=HH(HHH+αI)-1 (11)
将发射功率归一化后,(11)与(5)等价。
MMSE问题可以视为图1所示的系统。信号s通过HH和PH。将输出与用户信号加上噪声进行比较,使得均方误差最小化。在此条件下,得到RCI的最优规则化参数。
在路径损失不相等的情况下,提出新的线性预编码器。问题(7)等于以下问题:
其中,s′=R1/2s。公式(13)的目标函数为:
将f(P)的导数设置为零:
获得:
获得:
其中,
进一步,步骤三中,所述保密通信用预编码器的构建,包括:
考虑用户k的最坏情况:其余K-1用户可以合作共同窃听消息sk。对于用户k,K-1个合作窃听者的联盟是相当于拥有K-1个接收天线的单个窃听器,由表示。假设窃听者可执行干扰消除。在窃听者处接收到的信号是:
可实现的用户安全通信总和速率由下式给出:
其中,[·]+=max(·,0)。优化安全通信总和速率的RCI预编码器的正则化参数是:
其中,β=K/N andρ=1/σ2。
基于(20),得到在路径损失不相同时,提高用户安全通信总和速率的预编码器:
其中,
本发明的另一目的在于提供一种应用所述的预编码器的构建方法构建得到的预编码器。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备,所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行如下步骤:
(1)进行系统模型的构建;
(2)进行不等路径损失的预编码器设计;
(3)进行保密通信用预编码器的构建。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行如下步骤:
(1)进行系统模型的构建;
(2)进行不等路径损失的预编码器设计;
(3)进行保密通信用预编码器的构建。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品,包括计算机可读程序,供于电子装置上执行时,提供用户输入接口以应用所述的预编码器。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质,储存有指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机应用所述的预编码器。
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端,所述信息数据处理终端用于实现所述的预编码器。
结合上述的所有技术方案,本发明所具备的优点及积极效果为:本发明提出的预编码器,具体涉及一种针对用户路径损失不同情况下的改进RCI性能的新设计。提出了对RCI预编码的一个MMSE解释。基于MMSE的解释,一种利用用户路径损失信息的线性预编码器的方法被提出。本发明所提出的预编码器可以被视为一个改进的RCI,它有更多的规则化参数。这些参数有解析解,由用户的路径损失信息获得。数值计算结果表明,当实际用户路径损失不同时,采用了该预编码器可以提高用户的总和速率。
针对规则化信道反演(RCI),本发明提出了一种基于多输入单输出(MISO)广播信道的预编码器,所提出的预编码器是基于RCI的最小均方误差(MMSE)解释,克服了相同用户路径损失的假设下导出RCI预编码器的问题;当用户的路径损失不等时,该预编码器利用了路径损失信息;规则化参数可以直接从用户的路径损失信息中得到。数值结果表明,在考虑实际的路径损失模型时,该预编码器提高了总和速率。
本发明解决了在路径损失不等情况下的RCI预编码问题。同时,本发明针对用户路径损失不等的实际情况,提出了一种基于最小均方误差(MMSE)解释的新线性预编码器,该预编码器的规则化参数有一个解析解,不需要数值搜索;该预编码器的结构也与其他扩展的RCI预编码器不同,在获得规则化参数时不需要迭代的梯度下降方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,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是本发明实施例提供的RCI预编码器的MMSE解释示意图。
图2是本发明实施例提供的改进后的RCI预编码器的MMSE解释示意图。
图5是本发明实施例提供的预编码器和其他预编码器之间的安全通信总和速率比较示意图,预编码器;LOS FI路径损失模型FI=75.1359,SD=9.0714,接收天线和发送天线的距离范围从20米到50米不等。
图6是本发明实施例提供的预编码器和其他预编码器之间的安全通信总和速率比较示意图,预编码器NLOS FI路径损失分别为FI=28.0051,SD=7.0683,接收天线和发送天线的距离范围从20米到50米不等。
图8是本发明实施例提供的预编码器的构建方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端,下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图8所示,本发明实施例提供的预编码器的构建方法包括以下步骤:
S101,进行系统模型的构建;
S102,进行不等路径损失的预编码器设计;
S103,进行保密通信用预编码器的构建。
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
针对规则化信道反演(RCI),本发明提出了一种基于多输入单输出(MISO)广播信道的预编码器。所提出的预编码器是基于RCI的最小均方误差(MMSE)解释。克服了在相等路径损失假设下导出RCI预编码器的问题。当用户的路径损失不等时,该预编码器利用了路径损失信息。规则化参数可以直接从用户的路径损失信息中得到。数值结果表明,在考虑实际的路径损失模型时,该预编码器提高了总和速率。
1、系统模型
在继续之前,本发明给出了所用的记号:(·)H表示共轭转置;E{·}表示期望操作;表示所有具有复值元素的m×n矩阵的空间;向量是具有零均值和协方差矩阵的圆对称复高斯型;Diag(d)表示由向量d的元素组成的对角矩阵;Tr(·)表示矩阵的秩。
本发明关注MISO广播信道,基站(BS)与空间分散的单天线用户通信,BS装有多天线。假设基站和用户之间为窄带信道。在第k个用户处接收的信号是:
yk=hkpksk+∑j≠khkpjsj+nk (1)
其中,为基站到用户的用户信道;为用户k的预编码向量,用户信号s1,...,sk是独立选择的,并且本发明假设E{|si|2}=1。考虑到用户可能存在路径损失不相等的场景,lk和分别表示基站和用户之间的路径损失和归一化多径衰落的影响。传输模型(1)可以通过以下方式示出:
其中,K×N组合信道矩阵衰落矩阵预编码矩阵P=[p1,...,pK]。噪声矢量n=[n1,...,nK]T。发射功率被归一化,即Tr(PHP)=1。K×K矩阵R=Diag([l1,...,lK])。用户的信干噪比为:
可实现的总和速率由下式给出:
本发明考虑了RCI预编码器。RCI预编码矩阵为:
其中:
ζRCI=Tr(HHH(HHH+αI)-2) (6)
已有的方法给出了最优规则化参数。然而,获得最优规则化参数是基于每个用户具有相等的路径损失的假设,即lk=1,假设用户具有不相等的路径损失更为实际。当在BS处有路径损失信息时,传统的RCI预编码不利用该信息。这促使本发明设计一种新的预编码器来增强在实际场景中的性能。
2、不等路径损失的预编码器设计
基于讨论的MMSE问题,本发明提出了命题1。在提出的MMSE问题中,信号s首先通过HH,然后通过PH。
命题1:RCI预编码器(5)可以通过解决以下MMSE问题等价地得到:
证明:(7)的目标函数为:
将f(P)的导数设为等于零:
本发明获得:
PH=H(HHH+αI)-1 (10)
因此,本发明获得:
P=(HHH+αI)-1HH=HH(HHH+αI)-1 (11)
将发射功率归一化后,(11)与(5)等价。
MMSE问题可以视为图1所示的系统。信号s通过HH和PH,将输出与用户信号加上噪声进行比较,使得均方误差最小化。
在此条件下,得到了RCI的最优规则化参数。
此外,传统的RCI预编码器不使用路径损失信息。接下来,本发明提出了一种新的线性预编码器来解决这个问题。在路径损失不相等的情况下。问题(7)等于以下问题:
其中,s′=R1/2s。(13)的目标函数为:
将f(P)的导数设置为零:
本发明获得了:
获得了:
本发明所提出的预编码器可以看作是一种改进的RCI预编码器,其中有多个(而不是一个)规则化参数。这些参数可以直接从用户的路径损失获得,并且信道矩阵用衰落矩阵代替。已有的RCI的最优规则化参数为αo=Kσ2。则对应于不等路径损失改进的RCI预编码器是:
其中,
3、保密通信用预编码器
本发明考虑每个用户k的最坏情况:其余K-1用户可以合作共同窃听消息sk。对于每一个用户k,K-1个合作窃听者的联盟是相当于拥有K-1个接收天线的单个窃听器,这是由表示。假设窃听者可执行干扰消除,并且它没有看到任何不希望的信号项噪声在窃听者处接收到的信号是:
可实现的安全通信总和速率由下式给出:
其中,[·]+=max(·,0)。已有的的RCI预编码器的正则化参数是:
其中,β=K/N andρ=1/σ2。
基于(20),本发明得到了在路径损失不相等情况下的保密通信用线性预编码器:
其中:
4、仿真结果及讨论
本发明采用FI路径损失模型,该模型由室外环境中收集的测量结果确定。路径损失模型由下式给出:
其中,PLk(d)为用户k路径损失,单位为dB;FI单位为dB;斜率用于描述路径损失的距离依赖关系;XSD是一个零均值且标准差为SD的高斯随机变量;d是发射天线和接收器天线之间的距离。对于每个用户k,lk由以dB为单位的路径损失得到。对于用户k,由于传统的RCI的规则化参数假设对于每个用户lk=1,为了公平比较,仿真时本发明对接收到的信号进行归一化处理:
图3和图4分别显示了LOS和NLOS模型下相关预编码器的性能比较。实线表示所提出的预编码器的总和速率,短虚线表示RCI预编码器,长虚线表示扩展RCI预编码器。图5和图6显示了传输保密信息时的安全通信总和速率的比较。在用户具有不同路径损失的情况下,提出的预编码器取得了更好的性能。
提出的预编码器相对于已有的RCI的性能改进取决于路径损失的变化范围。越是扩大距离范围,性能提升越高,如图5和图7所示。
本发明提出了在路径损失不等的情况一种改进RCI性能的新设计。提出了RCI预编码的一个MMSE解释。基于MMSE的解释,一种利用路径损失信息的线性预编码器被提出。所提出的预编码器可以被视为一个改进的RCI,它有更多的规则化参数。这个参数由用户的路径损失信息获得。数值计算结果表明,该预编码器在用户路径损失不一致的情况下实现了总和速率的提高。
在应用提出的预编码器的过程中,可以分为以下几步。
第一步:估计用户的路径损失。对于TDD(时分双工)模式,BS可以通过在一定时间对接收到的用户信号进行统计平均,得到各用户的路径损失;对于FDD(频分双工)模式,可以由用户估计信道损失,然后通过信令通道发送给基站。基站得到估计的各用户的路径损失,从而可以构建矩阵R。
第二步:根据式(20)构建预编码矩阵。如果系统有保密通信的要求,根据式(26)构建预编码矩阵。用户的基带信号首先通过该预编码矩阵。该过程可以在信号处理器等芯片中通过软件实现。
第三步:将通过预编码器的基带信号,通过射频单元将信号在指定的信道频率上发送出去。
在实施过程中,还可以根据本发明进行系统模型构建中提出的MMSE解释,提出其他的预编码器。例如,系统中对用户标记不同的优先级。MMSE问题可以优化信号s通过HH和PH的输出和加权的用户信号加噪声的均方误差。对角矩阵s可以用来携带用户的优先级信息。相应的MMSE问题为:
通过本发明提供的方法,可以构建并部署实施新的预编码器。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现,所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种预编码器的构建方法,其特征在于,所述预编码器的构建方法包括以下步骤:
步骤一,进行系统模型的构建;
步骤二,进行不等路径损失的预编码器设计;
步骤三,进行保密通信用预编码器的构建。
2.如权利要求1所述的预编码器的构建方法,其特征在于,步骤一中所述系统模型的构建:
定义符号含义:(·)H表示共轭转置;E{·}表示期望操作;表示所有m×n具有复值元素的矩阵的空间;向量是具有零均值和协方差矩阵∑的复高斯随机向量;Diag(d)表示由向量d的元素组成的对角矩阵;Tr(·)表示矩阵的秩;对于MISO广播信道,基站BS与空间分散的单天线用户通信,BS装有多天线;假设基站和用户之间为窄带信道,在第k个用户处接收的信号是:
yk=hkpksk+∑j≠khkpjsj+nk (1)
其中,为基站到用户的用户信道;为用户k的预编码向量,用户信号s1,...,sk是独立选择的,且假设E{|si|2}=1;考虑到用户可能存在路径损失不等的场景,lk和分别表示基站和用户之间的路径损失和归一化多径衰落的影响;传输模型通过以下方式示出:
其中,K×N组合信道矩阵衰落矩阵预编码矩阵P=[p1,...,pK];噪声矢量n=[n1,...,nK]T;发射功率被归一化,即Tr(PHP)=1;K×K矩阵R=Diag[(l1,...,lK]);用户的信干噪比为:
可实现的总和通信速率由下式给出:
传统的RCI预编码器,预编码矩阵为:
其中:
3.如权利要求1所述的预编码器的构建方法,其特征在于,步骤二中所述不等路径损失情况下的预编码器设计,包括:
RCI预编码器通过解决以下最小均方误差(MMSE)问题等价地得到:
公式(7)的目标函数为:
将f(P)的导数设为等于零:
获得:
PH=H(HHH+αI)-1 (10)
获得:
P=(HHH+αI)-1HH=HH(HHH+αI)-1 (11)
将发射功率归一化后,(11)与(5)等价;
RCI预编码器被视为信号s通过HH和PH,并将输出与用户信号加噪声进行比较,使得均方误差最小化;
其中,s′=R1/2s;公式(13)的目标函数为:
将f(P)的导数设置为零,获得:
获得:
获得:
其中,
4.如权利要求1所述的预编码器的构建方法,其特征在于,步骤三中所述保密通信用预编码器的构建,包括:用户k的最坏情况下,其余K-1用户合作共同窃听消息sk;对于用户k,K-1个合作窃听者的联盟是相当于拥有K-1个接收天线的单个窃听器,由表示;窃听者执行干扰消除;在窃听者处接收到的信号是:
可实现的用户安全通信总和速率由下式给出:
其中,[·]+=max(·,0);优化安全通信总和速率的RCI预编码器的规则化参数是:
其中,β=K/N and ρ=1/σ2;
基于(20),得到在路径损失不一致时,提高用户总和安全通信速率的预编码器为
其中
5.一种由权利要求1~4任意一项所述的预编码器的构建方法构建得到的预编码器。
6.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行如下步骤:
(1)进行系统模型的构建;
(2)进行不等路径损失的预编码器设计;
(3)进行保密通信用预编码器的构建。
7.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行如下步骤:
(1)进行系统模型的构建;
(2)进行不等路径损失的预编码器设计;
(3)进行保密通信用预编码器的构建。
8.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品,包括计算机可读程序,供于电子装置上执行时,提供用户输入接口以应用如权利要求5所述的预编码器。
9.一种计算机可读存储介质,储存有指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机应用如权利要求5所述的预编码器。
10.一种信息数据处理终端,其特征在于,所述信息数据处理终端用于实现如权利要求5所述的预编码器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111075305.5A CN114024584A (zh) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | 一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111075305.5A CN114024584A (zh) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | 一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114024584A true CN114024584A (zh) | 2022-02-08 |
Family
ID=80054161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111075305.5A Pending CN114024584A (zh) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | 一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114024584A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117252557A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-19 | 青岛一凌网集成有限公司 | 一种基于网络对接的综合行政执法管理平台及方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102291166A (zh) * | 2011-07-13 | 2011-12-21 | 中国科学技术大学 | 多用户多输入多输出系统中最小均方误差的预编码方法 |
CN105122667A (zh) * | 2013-04-08 | 2015-12-02 | Lg电子株式会社 | 在无线通信系统中提供用于分数波束成形的控制信息的方法和装置 |
CN108988922A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-12-11 | 南京理工大学 | 安全空间调制中基于最大化近似安全速率的预编码方法 |
-
2021
- 2021-09-14 CN CN202111075305.5A patent/CN114024584A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102291166A (zh) * | 2011-07-13 | 2011-12-21 | 中国科学技术大学 | 多用户多输入多输出系统中最小均方误差的预编码方法 |
CN105122667A (zh) * | 2013-04-08 | 2015-12-02 | Lg电子株式会社 | 在无线通信系统中提供用于分数波束成形的控制信息的方法和装置 |
CN108988922A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-12-11 | 南京理工大学 | 安全空间调制中基于最大化近似安全速率的预编码方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
YANQING LIU: "Regularized Channel Inversion Precoder for Non-homogeneous Channels with Low- Complexity", 2020 INFORMATION COMMUNICATION TECHNOLOGIES CONFERENCE,IEEE, 23 June 2020 (2020-06-23), pages 17 - 20 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117252557A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-19 | 青岛一凌网集成有限公司 | 一种基于网络对接的综合行政执法管理平台及方法 |
CN117252557B (zh) * | 2023-11-17 | 2024-02-06 | 青岛一凌网集成有限公司 | 一种基于网络对接的综合行政执法管理平台及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10079627B1 (en) | Joint power allocation, precoding, and decoding method and base station thereof | |
Ding et al. | On the application of cooperative transmission to secrecy communications | |
CN104782065A (zh) | 用于减轻下行链路干扰的方法和无线终端 | |
Song et al. | Generalized precoder designs based on weighted MMSE criterion for energy harvesting constrained MIMO and multi-user MIMO channels | |
Wu et al. | Low-complexity MIMO precoding for finite-alphabet signals | |
KR20130024871A (ko) | 안테나 별 전력 제약을 가지는 다중 안테나 전송을 위한 장치 및 방법 | |
Negro et al. | Weighted sum rate maximization in the MIMO interference channel | |
US11258498B2 (en) | Hybrid beamforming in communication systems | |
El-Absi et al. | Antenna selection for reliable MIMO-OFDM interference alignment systems: Measurement-based evaluation | |
Ying et al. | Sum-rate analysis for multi-user MIMO systems with user exposure constraints | |
Bai et al. | Transmit power minimization for vector-perturbation based NOMA systems: A sub-optimal beamforming approach | |
Raeesi et al. | Estimation and mitigation of channel non-reciprocity in massive MIMO | |
Kwon et al. | Limited feedback hybrid beamforming for multi-mode transmission in wideband millimeter wave channel | |
Sindhwani et al. | A joint optimization based sub-band expediency scheduling technique for MIMO communication system | |
Dhakal et al. | NOMA with guaranteed weak user QoS: Design and analysis | |
Sohrabi et al. | Coordinate update algorithms for robust power loading for the MU-MISO downlink with outage constraints | |
Xie et al. | Minimum outage probability transmission with imperfect feedback for MISO fading channels | |
Medra et al. | Robust downlink transmission: An offset-based single-rate-splitting approach | |
Wei et al. | An iterative interference alignment algorithm for the general MIMO X channel | |
CN114024584A (zh) | 一种预编码器、构建方法、计算机设备、介质、终端 | |
De Kerret et al. | Sparse precoding in multicell MIMO systems | |
CN105429687B (zh) | 一种最小化干扰功率与维度的干扰对齐方法 | |
Li et al. | Power Allocation Method of Downlink Non-orthogonal Multiple Access System Based on α Fair Utility Function | |
Andrei et al. | Sensing-Assisted Receivers for Resilient-By-Design 6G MU-MIMO Uplink | |
Hu et al. | SINR loss and user selection in massive MU‐MISO systems with ZFBF |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |