[发明专利]一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法

权利要求书

1.一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法，其特征在于所述功率分配方法步骤如下：

步骤一、根据上下行链路的对偶性，基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统可达速率域边界上速率对(r₁,r₂)表达式，可等效地由基站端采用MMSE接收机的上行两用户单输入多数出SIMO系统可达速率域边界上速率对表达式给出；获得基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统可达速率域边界上速率对(r₁,r₂)表达式

其中，

h_i为的从基站到用户i的复信道向量，包含M个元素的列向量，M为基站配置的天线数，||h_i||为h_i的范数，σ²为用户的噪声功率，q_i为基站端采用MMSE接收机的上行两用户SIMO系统中用户i的发射功率，j＝3-i，i＝1,2；α∈[0,π/2]为h₁与h₂间的夹角，

步骤二、针对基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统中满足总功率约束和用户1目标速率条件下，最大化用户2速率的功率分配问题，建立数学模型：

p₁+p₂≤P

p₁≥0,p₂≥0

其中，p_i为分配给用户i的功率，R_i为用户i的速率，可达速率域上的速率对(R₁,R₂)满足R₁≤r₁,R₂≤r₂,当速率对(R₁,R₂)位于可达速率域边界上时，等号成立；为用户1的目标速率，为将基站全部发射功率P分配给用户1时，用户1可以达到的最大速率；

步骤三、根据步骤二，并考虑到基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统可达速率域边界上速率对(r₁,r₂)为帕累托最优，令

其中，q₂＝P-q₁；获得方程(3)关于q₁的3个根

其中,a＝||h₁||²||h₂||⁴sin⁴α,b＝-2||h₁||²||h₂||²sin²α(σ²+||h₂||²Psin²α)-η₀|h₂|⁴σ²sin²αc＝||h₂||²Pσ²sin²α(2||h₁||²+||h₂||²sin²α+2η₀||h₂||²)+||h₁||²σ⁴+η₀||h₂||²(1+sin²α)σ⁴

步骤四、根据步骤三，在区间[0,P]上，q_1,1，q_1,2和q_1,3中有且只有一个实根，用表示该实根，获得“步骤二”优化问题中分配给用户1的最优功率所对应的上行两用户SIMO系统中用户1的发射功率

步骤五、考虑到基站端采用MMSE接收机的上行两用户SIMO系统或基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统的可达速率域边界上速率对(r₁,r₂)对应的功率分配是全功率分配的，即q₁+q₂＝P，p₁+p₂＝P，获得“步骤二”优化问题中分配给用户2的最优功率所对应的上行两用户SIMO系统中用户2的发射功率

步骤六、针对步骤二中满足用户1目标速率和系统总功率约束条件下最大化用户2速率的功率分配问题，获得基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统中分配给用户i的最优功率

其中，

j＝3-i,i＝1,2；

步骤七、根据步骤六，获得用户发射信号

其中，I为M×M单位阵；s_i为用户i待发送信号，j＝3-i，i＝1,2。