[发明专利]中断概率约束下的全双工多天线中继发射波束赋形方法

权利要求书

1.一种中断概率约束下的全双工多天线中继发射波束赋形方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)设置传输速率门限值以及系统允许的中断概率；

(2)根据给定的传输速率门限值以及系统允许的中断概率，以最小化中继的发射功率为目标，优化中断概率受限情况下的中继发射自相关矩阵；

(3)根据得到的最优中继发射自相关矩阵求解中继发射波束赋形向量；

步骤(2)中通过构建如下优化问题优化中继发射自相关矩阵W_t：

优化目标为：最小化tr(W_t)

约束条件为：

W_t≥0

其中，tr(·)为求矩阵的迹，Pr{·}表示求取概率，log₂(·)表示以2为底的对数函数，min{a,b}表示a和b的最小值，(·)^H表示共轭转置，是信源到中继信道的估计值，是中继到信宿信道的估计值，e_sr是信源到中继信道估计误差，是中继到信宿信道估计误差，E_rr是中继自干扰信道估计误差，e_sr、和E_rr的元素均为独立同分布高斯随机变量，是中继接收波束赋形向量，W_t是中继发射自相关矩阵，是中继处加性高斯白噪声的方差，是信宿处加性高斯白噪声的方差，γ是传输速率门限值，P_o是系统允许的中断概率，A≥0表示A为半正定矩阵；

步骤(2)中将构建的原始优化问题转换成如下优化问题进行求解得到中继发射自相关矩阵W_t：

优化目标为：最小化tr(W_t)

约束条件为：

W_t≥0

其中，(·)^T表示转置，||·||为向量的二范数，vec(·)表示矩阵拉直，blkdiag(A,B)表示对角元分别为矩阵A和B的块对角矩阵，表示矩阵A和B的克罗内克积，x，y，和为辅助变量，I表示单位矩阵，是信源到中继信道估计误差的方差，是中继自干扰信道估计误差的方差，是中继到信宿信道估计误差的方差。

2.根据权利要求1所述的一种中断概率约束下的全双工多天线中继发射波束赋形方法，其特征在于，步骤(2)中采用内点法进行求解转换后的优化问题。

3.根据权利要求1所述的一种中断概率约束下的全双工多天线中继发射波束赋形方法，其特征在于，步骤(3)中求解中继发射波束赋形向量的过程如下：

当步骤(2)得到的最优解的秩等于1时，进行特征值分解，将得到的主特征向量与主特征值的根号相乘，获得中继发射波束赋形向量；否则根据最优解采用高斯随机化方法得到一个秩为1的矩阵，再进行特征值分解，最后将得到的主特征向量与主特征值的根号相乘，获得中继发射波束赋形向量。