[发明专利]一种基于最小总误码率的多基站协作线性预编码方法

摘要

本发明涉及一种基于最小总误码率的多基站协作线性预编码方法，属于无线通信技术领域。首先，各协作基站获取至用户设备的当前信道状态信息得到当前信道估计矩阵；各协作基站引入信道估计误差得到对每个用户的设备信道矩阵；各协作基站计算每个用户设备对应的联合预编码矩阵和解码矩阵；最后，各协作基站以发送数据流的总误码率为目标函数、以每个基站的发送功率为约束条件，求得每个基站对各用户设备的下行功率分配因子。本发明方法将预编码和发送功率分配相结合，考虑了实际系统中获取信道状态信息不精确性，其中的预编码技术易于实现，所用下行功率分配兼顾用户公平性，提高了系统BER性能，适合于多基站协作的场景。

主权项

1.一种基于最小总误码率的多基站协作线性预编码方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)无线通信网络的J个协作基站中的各协作基站分别获取本协作基站至协作区域内K个用户设备的当前信道状态信息，进行信道估计，得到所有协作基站对第k个用户设备的当前信道的估计矩阵其中k为1、2、……K，K为用户设备数；(2)所有协作基站根据上述获取的第k个用户设备的当前信道估计矩阵分别建立误差矩阵E_k，得到所有协作基站对第k个用户设备的信道矩阵其中和E_k互不相关，各自符合独立同分布和其中为用户设备k的信道估计误差方差，则所有协作基站对所有用户设备的信道矩阵其中T为矩阵转置；(3)对上述第k个用户设备的当前估计信道矩阵进行奇异值分解，得到其中和分别为的左右奇异矩阵，λ_i，k为的奇异值，并且的维数分别为(N_k×N_k)，(N_k×N_k)，(M×N_k)，H为矩阵的共轭转置，则所有协作基站对所有用户设备的信道矩阵其中所有协作基站向各用户设备发送信号的联合预编码矩阵为和解码矩阵第k个用户设备从所有协作基站接收到的信号为：yk=Gk(Hkd+nk)=Gk(Hkdk+HkΣi≠kKdi+nk),]]>其中，d_k为所有协作基站对第k个用户设备发送的经过预处理的信号，d_k＝F_kP_kx_k，x_k为第k个用户设备所需要的数据，F_k为第k个用户设备的预编码矩阵，P_k为预设的对第k个用户设备的功率分配矩阵，n_k为噪声矢量，为一个独立同分布的复高斯随机变量，服从CN(0，σ²)，G_k为第k个用户设备的解码矩阵，则根据上述联合预编码矩阵和解码矩阵所有用户设备从所有协作基站接收到的信号的表达式为：y′=G(Hd+n)=U~H×(U~Λ~1/2Px+EFd+n)=Λ~1/2Px+U~HEFd+n′,]]>其中，P=diag(p1,1,p1,2,....,p1,K,p2,1,p2,2,....,p2,K,pNb,1,pNb,2,....,pNb,K),]]>n′和n是同分布的噪声矢量；(4)第j个协作基站根据上述所有用户设备的接收信号，得到本协作基站发送数据的总误码率为：Pb,j=15KLΣk=1KΣl=1Lexp(-gj,k,lSINRj,k,l),]]>上式中，N_k为每个用户设备的天线数目，设N_k＝L，k＝1，2，3……K，为第j个基站对第k个用户的第1个数据流的信干噪比，为第j个基站对第k个用户设备的第l个数据流的信号功率，为第j个基站对第k个用户设备的第l个数据流的干扰和噪声部分的功率，P_j＝diag(p_j，1，p_j，2，....，p_j，k)，g_j，k，l为调制采用的星座映射相关参数，取值范围为：0＜g_j，k，l≤1；(5)根据上述各协作基站的每个协作基站发送数据的总误码率，建立第j个协作基站对第k个用户设备的第l个数据流的功率分配因子p_l，j，k的目标函数：minPj,k,lPb,j=15KLΣk=1KΣl=1Lexp(-gj,k,lSINRj,k,l)s.t.Σi=1KNkpi2(F‾jHF‾j)≤Pj]]>上述目标函数中的第二式为设定的对第j个协作基站发送信号时的功率约束条件，P_j是设定的第j个协作基站的总发送功率上限，F_k，j为第j个协作基站对第k个用户的预编码矩阵；利用拉格朗日法和KKT条件求解上述目标函数，得到第j个协作基站对发送给第k个用户设备的第1个数据流时的发送功率分配因子其中拉格朗日乘数为F_j，k的第1列矢量，(α)₊为max(a，0)。