[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

说明书

本发明提供一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法。首先，根据上下行链路的对偶性，推导基于最小均方误差(MMSE)预编码的下行两用户多输入单输出(MISO)系统可达速率域边界上速率对表达式；针对满足用户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，建立数学模型；然后，利用基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统可达速率域边界上速率对的帕累托最优性，获得用户最优功率分配的解析解；最后，根据MMSE预编码向量和用户的优功率分配，获得用户发射信号。通过将本发明与已有用户配对算法相结合，本发明可以应用到实际的多用户下行MISO系统中。

技术领域

本发明一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法，涉及无线通信领域。

背景技术

目前蜂窝移动通信系统面临的主要技术挑战是如何在有限频谱上提供高速的下行数据业务，下行链路传输性能对蜂窝移动系统至关重要；最小均方误差(MMSE)预编码可以实现用户间干扰和噪声之间最优折中，因此MMSE预编码是一种最优的线性预编码方案，可使下行MISO系统用户的信干噪比达到最大。

针对大规模下行MIMO系统场景，文献S.Zarei，W.Gerstacker，R.R.Müller，andR.Schober，“Low-complexity linear precoding for downlink large-scale MIMOsystems，”in Proc.IEEE Int.Symp.PIMRC，2013，pp.1119-1124.提出了一种基于矩阵多项式的低复杂度MMSE预编码方案，与传统MMSE预编码方案相比，计算复杂度大幅度下降，在系统和速率(sum rate)方面，几乎可以达到相同的性能。文献S.Zarei，W.Gerstacker andR.Schober，“Low-Complexity Widely-Linear Precoding for Downlink Large-ScaleMU-MISO Systems，”IEEE COMMUNICATIONS LETTERS，VOL.19，NO.4，APRIL 2015，pp.665-668.提出了一种针对实发射信号的广义线性(widely-Linear)MMSE预编码方案，与传统MMSE预编码方案相比，系统和速率有了很大提高。此外，基于随机矩阵理论，又提出了一种基于多项式扩展的广义MMSE预编码方案，降低了计算复杂度。文献X.Yi and D.Gesbert，“Precoding Methods for the MISO Broadcast Channel with Delayed CSIT，”IEEETRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS，VOL.12，NO.5，MAY 2013，pp.2344-2354.提出了一种虚拟最小均方误差(Virtual MMSE)预编码方案，即GMAT-MMSE，通过基于梯度的迭代算法可以得到最优解，与MAT算法相比，可以达到信号增强和干扰对齐之间更好的折中，系统和速率有较大的提高。S.Zarei等利用矩阵多项式避免了传统MMSE预编码方案中大量矩阵求逆运算，X.Yi等通过基于梯度的迭代算法可以得到最优解，但上述算法复杂度仍然较高。

发明内容

由此可见，现有MMSE预编码方案计算复杂度较高，无法直接应用在实际的下行MISO系统中。

因此，为了克服现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法。

为解决上述技术问题，从用户可达速率域角度，本发明设计了一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法，是这样实现的：

一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法，包括如下步骤：