[发明专利]全双工多用户MIMO系统发射功率最小化的收发机优化方法

说明书

全双工多用户MIMO系统发射功率最小化的收发机优化方法，建立相应的数学模型并进行优化，具体优化步骤如下：1)设置最大迭代次数n_max和收敛精度∈；令分别为矩阵的第一列，记迭代次数为n＝0；2)求解二阶锥规划问题，得到第n次迭代中t的最小值t⁽ⁿ⁾及最优解3)更新第n+1次迭代过程中相应的下行和上行用户接收波束成形向量：4)当n＝0时，令n＝n+1，并重复步骤2)～4)；当n≥1时，若连续两次迭代目标函数值之差的绝对值|t⁽ⁿ⁾‑t^(n‑1)|小于∈，或迭代次数n≥n_max，则停止迭代，并输出和否则，令n＝n+1，并重复步骤2)～4)。本发明在保证所有上行、下行用户的频谱效率超过预先设定的门限值情况下，提供一种基于二阶锥规划的收发机联合优化算法，使系统所消耗的总发射功率最小。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及全双工多用户MIMO系统发射功率最小化的收发机优化方法。

背景技术

随着无线设备数目的日益增长和数据速率要求越来越高，如何有效地利用有限的射频资源成为新的通信技术的研究重点。多输入多输出(MIMO)技术已逐渐成为很多无线通信标准的核心技术。在无线通信网络的物理层，MIMO技术可同时用于上行和下行链路中。但由于实际系统硬件设计的限制，上行或下行信道目前只能工作在一个维度(时域或频域)。例如，使用时分双工(TDD)的蜂窝网络向下行链路和上行链路分配相同的频带但不同的时隙；应用频分双工(FDD)的网络允许下行链路和上行链路在相同的时隙但不同的频带传输。由于没有同时对时域、频域资源进行复用，这些无线通信系统无法最大限度的利用有限的射频资源。

由于可能进一步提高甚至使常规半双工系统的容量增加一倍的能力，全双工技术近来得到了极大的关注。全双工系统允许下行链路和上行链路在相同的时隙和频带下工作。虽然这种全双工技术所能带来的系统增益显而易见，但是在实际实现中却有很多技术问题需要解决。实现全双工系统的关键困难在于无线收发机的发射天线到接收天线的自干扰(SI)，也就是下行链路信道的辐射功率、会对基站所期望的上行链路中的接收信号产生干扰。显然，全双工系统的性能取决于收发机的自干扰消除能力。在过去，全双工传输被认为是不可行的，这是因为如果收发机的自干扰功率不能得到有效抑制，接收天线的本底噪声将会显著提高，超过接收端模数转换器的有限动态范围。

近年来，自干扰消除技术的硬件技术得到了一定突破，而且也有很多研究证明了用于短程到中程无线通信的全双工传输的可行性。之后，有大量文献在诸如点到点MIMO、MIMO中继、认知无线电和多用户MIMO系统中进行了全双工通信的相关研究。全双工通信的研究已成为无线通信系统的一大热点。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供全双工多用户MIMO系统发射功率最小化的收发机优化方法，即在保证所有上行、下行用户的频谱效率超过预先设定的门限值情况下，提供一种基于二阶锥规划的收发机联合优化算法，使系统所消耗的总发射功率最小，为达此目的，本发明提供一种全双工多用户MIMO系统发射功率最小化的收发机优化方法，建立相应的数学模型并进行优化，具体优化步骤如下：

1)设置最大迭代次数n_max和收敛精度∈；令分别为矩阵的第一列，记迭代次数为n＝0；

2)求解如下二阶锥规划问题，得到第n次迭代中t的最小值t⁽ⁿ⁾及最优解

其中，a^T表示向量a的转置，表示第n次迭代过程中第k个下行用户的接收波束成形向量，表示第n次迭代过程中第l个上行用户的接收波束成形向量；

3)按照下式更新第n+1次迭代过程中相应的下行和上行用户接收波束成形向量：