毫米波混合预编码交替最小架构的优化方案

毫米波混合预编码交替最小架构的优化方案1混合预编码算法由于高带宽和高频率的高问题，它是下一代通信系统的中心技术目前混合预编码方案有全连接Fully-Connected,FC和部分连接Partially Connected,PC结构基于上述分析，考虑工程实际应用，本文研究部分连接型混合预编码证明了信道右奇异值向量的相位角来初始化模拟预编码器的可行性为了获取更优的性能和更高的能源效率,设计了一种基于SVD的交替迭代Alternating IterativeSVD,Alt-ISVD混合预编码算法仿真结果表明，所提算法随着信噪比增加，性能更加优于传统部分连接型算法，旦复杂度与文献2系统模型和信号模型

2.1系统模型考虑下行链路毫米波单用户系统，基站Base Stations,BS侧配备N式中，发送信号S应满足式中，P为接收功率，W

2.2传播路径的确定考虑到毫米波信道的有限散射特性，本文采用扩展的Saleh-Valenzuela簇信道模型式中，L为系统传播路径数，且每条簇能够产生一条传播路径a式中，入为载波波长，d为天线间距

2.3r发送端预编码与接收端合并器优化问题本文设计混合预编码的目标是减小算法复杂度，提高系统频谱效率系统频谱效率表示为:式中，R发送端预编码器和接收端合并器优化问题的数学公式相似，只是预编码矩阵设计需要考虑功率约束，因此本文主要研究发送端预编码器的设计首先对II进行奇异值分解H=U2V对2,V进行分块表示式中，S式中，根据文献式中，F3模拟结构结构考虑单用户传输场景，本文采用部分连接结构，证明了信道矩阵H的有序右奇异值向量角度可以作为初始化模拟预编码矩阵，不需要发射机处的天线阵列响应矢量

3.1初始化模拟预编码根据文献最小化令由式17可得将式11代入式10中得到式中应用tr AB=tr BA,P=F最大化问题可以转化为取I g根据命题1可知，要使S通过以上分析可知，可用信道矩阵右奇异值矩阵元素的相位角度初始化模拟预编码器具体初始化过程即式中，U为N式中，也即取F集的前N式中，v

3.2交替迭代结构设计获取初始化模拟预编码器F式中，F算法1Alt-ISVD混合预编码算法4实验模拟与算法的复杂性分析

4.1到达和离子位角本文仿真基于部分连接结构下毫米波MIMO系统，其中毫米波信道路径数L=10,ULA的天线间距为d二入/2,假设到达和离开方位角在［0,2兀］上均匀分布本节给出了在低信噪比和高信噪比下以及不同射频链路下Alt-ISVD算法的频谱效率的仿真曲线，并仿真了不同射频链路下Alt-ISVI）算法的能效实验仿真中，发射天线数目为N在收发端天线配置为N图3所示为N图4所示为SNR=O,N本文还仿真了不同数目下，Alt-ISVD算法、全连接OMP算法、文献

4.2算法的复杂性分析文献5初始化模拟预编码性能考虑实际工程应用，全连接型混合预编码能耗太高文章研究了毫米波MIMO系统中部分连接型混合预编码，证明了初始化模拟预编码器可由信道右奇异值向量的相位角度导出，可以避免采用搜索近似最佳模拟预编码矩阵的复杂优化过程且不需要知道发射天线阵列响应矢量，降低了复杂度，最后交替应用最小化结构提升性能仿真结果表明，随着信噪比的增高，本文所提算法性能高于文献设式中，F式中，P图5所示为SNR=O,N。