低复杂度的预编码调制矩阵生成方法及其预编码调制方法

摘要

本发明是一种低复杂度的预编码调制矩阵生成方法及其预编码调制方法，该预编码调制矩阵生成方法包括步骤：a.将调制约束互信息的下界替代难以计算的调制约束互信息；b.生成基于最大化下界的最优预编码调制矩阵。本发明能够为具有电磁环境认知能力的宽带无线通信系统提供高数据传输的能力，同时满足了低计算复杂度的需求。

主权项

一种低复杂度的预编码调制矩阵生成方法，其特征在于，包括步骤：a.将调制约束互信息的下界I_L(P)替代难以计算的调制约束互信息I(P)；b.生成基于最大化I_L(P)的最优预编码调制矩阵P；其中，所述基于最大化I_L(P)的最优预编码调制矩阵P的生成方法包括步骤：S0：将预编码调制矩阵P用奇异值分解表示，其中U_P和V_P为酉矩阵，分别称为P的左奇异矩阵和右奇异矩阵，(·)^H为矩阵共轭转置运算，Σ_P为对角矩阵，其平方称为功率分配矩阵；为列向量，由的对角元素组成，称为功率分配向量；同理，对N_r×N_t信道矩阵H亦进行奇异值分解N_r为接收天线个数，N_t为发射天线个数；S1：初始化；给定初始功率分配向量λ⁽⁰⁾，满足1^Tλ⁽⁰⁾＝N_t，其中1为全1的列向量，(·)^T为转置运算；给定初始右奇异矩阵满足其中I为单位矩阵；并令迭代次数n:＝1，给定最大迭代次数n_M；S2：确定预编码调制矩阵P的左奇异矩阵U_P；令U_P等于信道H的右奇异矩阵V_H；S3：更新功率分配向量；即求解如下以λ为变量，V_P等于常量的优化问题：${\lambda }^{\left(n\right)}:=\arg \underset{\underset{\lambda \pm 0}{1^T\lambda =N_t}}{\max }{I}_L(\lambda ,V_P^{(n-1)}).$其中$I_L(\lambda ,V_P)=N_t\log M-(\frac{1}{\ln 2}-1)N_r-\frac{1}{M^{N_t}}-\underset{m=1}{\overset{M^{N_t}}{\Sigma }}\log \underset{k=1}{\overset{M^{N_t}}{\Sigma }}\exp (-\frac{c_{\mathrm{mk}}^H{c}_{\mathrm{mk}}}{2{\sigma }^2})$c_mk等于表示非零元素为的对角矩阵；e_mk表示第m个可能的输入信号x_m与第k个可能的输入信号x_k的差，；log(·)表示以2为底的对数；M为调制星座点集合的势；高斯噪声满足CN(0,σ²I)分布；S4：更新P的右奇异矩阵V_P；即求解如下以V_P为变量，λ等于常量λ⁽ⁿ⁾的优化问题：$V_P^{\left(n\right)}:=\arg \underset{V_P^H{V}_P=I}{\max }{I}_L({\lambda }^{\left(n\right)},V_P).$S5：迭代；令n:＝n+1；若n<n_M，转至步骤S3，否则进行下一步；S6：输出最优的预编码矩阵其中表示非零元素为的对角矩阵。