[发明专利]一种基于大规模天线系统多参数优化频谱效率的方法

权利要求书

1.一种基于大规模天线系统多参数优化频谱效率的方法，其特征在于，包括：

建立多参数优化频谱效率的模型，其中，所述多参数包括：天线选择矩阵、波束成形矢量、发射功率和导频序列长度；

根据建立的多参数优化频谱效率模型，优化天线选择矩阵；

根据建立的多参数优化频谱效率模型及优化得到的天线选择矩阵，优化波束成形矢量和发射功率；

根据建立的多参数优化频谱效率模型及优化得到的天线选择矩阵、波束成形矢量和发射功率，优化导频序列长度；

将优化得到的天线选择矩阵、波束成形矢量和、发射功率和优化导频序列长度带入建立的多参数优化频谱效率模型中，得到优化后的频谱效率；

其中，建立的多参数优化频谱效率模型为：

argmaxR

variables w,S,p_s,τ；

其中，variables表示模型的优化变量，R表示频谱效率，w是波束成形矢量，S是天线选择矩阵，p_s是发射功率，τ是用户发送的导频序列长度；

其中，频谱效率R表示为：

其中，K是大规模天线系统内的用户数，I_K是K×K维的单位矩阵，非上标H是基站BS的M个天线和系统内K个用户之间M×K维的信道矩阵，上标H表示矩阵的共轭，||表示矩阵的行列式；

其中，所述根据建立的多参数优化频谱效率模型，优化天线选择矩阵包括：

根据与联合优化等效的分步优化，对建立的所述模型进行凸优化处理，将所述模型从非凸目标函数转变为凸目标函数；

在得到的凸目标函数中，固定波束成形矢量、发射功率、导频序列长度后，计算凸目标函数对天线选择矩阵的导数g_i；

根据凸目标函数对天线选择矩阵的导数g_i，求凸目标函数下边界的最大值S_i+1；

根据凸目标函数下边界的最大值S_i+1，得到优化后的天线选择矩阵；

其中，所述根据建立的多参数优化频谱效率模型及优化得到的天线选择矩阵，优化波束成形矢量和发射功率包括：

根据与联合优化等效的分步优化，对建立的所述模型进行凸优化处理，将所述模型从非凸目标函数转变为凸目标函数：

arg maxf(w)＝f_cave(w)+f_vex(w)

其中，f_cave(w)表示凸目标函数f(w)中的凹函数，f_vex(w)表示凸目标函数f(w)中的凸函数；

根据得到的凸目标函数，固定导频序列长度后，利用优化得到的天线选择矩阵，计算凸目标函数中凹函数对波束成形矢量的偏导数其中，表示对凹函数的变量求偏导数；

根据凸目标函数中凹函数对波束成形矢量的偏导数求凸目标函数下边界的最大值w_i+1；

根据凸目标函数下边界的最大值w_i+1，得到优化后的波束成形矢量和发射功率；

所述根据建立的多参数优化频谱效率模型及优化得到的天线选择矩阵、波束成形矢量和发射功率，优化导频序列长度包括：

根据能量效率最大化原则，构造导频序列长度优化函数；

根据建立的多参数优化频谱效率模型，固定频谱效率为一预设的常量后，利用优化得到的天线选择矩阵、波束成形矢量、发射功率，搜索使得能量效率最大化的导频序列长度，得到优化后的导频序列长度。

2.根据权利要求1所述的基于大规模天线系统多参数优化频谱效率的方法，其特征在于，转变后得到的凸目标函数表示为：

其中,a是凸函数系数。

3.根据权利要求1所述的基于大规模天线系统多参数优化频谱效率的方法，其特征在于，构造的导频序列长度优化函数表示为：