[发明专利]最大化吞吐量的多小区联合波束成形设计方法

摘要

一种最大化吞吐量的多小区联合波束成形设计方法，属于无线通信技术领域，基于拉格朗日对偶理论得到对偶上行问题，采用广义特征值分解和内点法迭代求解该对偶上行问题，确定下行单位波束成形向量和最优的上行信干噪比，再由上下行信干噪比对偶相等得到下行功率分配。该方法能够获得较高的系统吞吐量，并且在用户数较多时能够节省计算时间。

主权项

1.一种最大化吞吐量的多小区联合波束成形设计方法，基于拉格朗日对偶推导出多小区多用户下行吞吐量最大化问题的上行对偶问题，通过求解该上行对偶问题进行波束成形设计，其特征在于，包括以下步骤：1)设置系统参数：小区数M，每个小区用户数K，第n个基站到第m个小区的第k个用户的信道状态信息其中：m，n＝1，...，M，k＝1，...，K，基站天线数N_t，第m个基站的功率约束P_m，其中：m＝1，...，M，零均值复高斯加性噪声的协方差N₀；2)定义和分别为对偶上行问题的用户的发射功率和第m个基站的接收噪声功率，为对应用户的下行单位波束成形向量，构造上行发射功率向量和噪声功率向量以及矩阵T，其中：α‾=[α‾11,...,α‾1K,...,α‾M1,...,α‾MK]T,]]>β‾=[β‾1,...,β‾M]T,]]>Tm=[tm1,...,tmK],]]>T＝[T₁，...，T_M]；3)初始化向量和取一个很小的正实数ε＞0，最大迭代次数i_max，迭代次数i＝0；4)固定和通过广义特征值分解计算单位波束成形向量(tmk)(i)=vmax(hm,mkhm,mk,H(Qmk)(i)),∀m,k]]>其中：v_max(·)为归一化最大广义特征向量，(Qmk)(i)=Σ(n,j)≠(m,k)(α‾nj)(i)hn,mjhn,mjH+(β‾m)(i)I;]]>5)固定和采用内点法求解子优化问题得到新的上行发射功率向量内点法初始值为6)固定和T⁽ⁱ⁾，采用内点法求解子优化问题得到新的噪声功率向量内点法初始值为7)增加迭代次数i＝i+1，检验终止条件是否满足，如果不满足则返回步骤4)，如果满足则进行步骤8)；8)如果i≤i_max，最优的上行发射功率向量最优的噪声功率向量由广义特征值分解计算单位波束成形向量如同步骤4)，其中：m＝1，...，M，k＝1，...，K，然后进行下行功率分配，定义是对应用户的下行发射功率，得到下行发射功率向量p=[p11,...,p1K,...,pM1,...,pMK]T,]]>若向量p满足每个基站的功率约束，则算法结束，输出p和T^*，若不满足，则采用现有技术中的ICBF算法重新计算波束成形向量并输出；如果i＞i_max，采用现有技术中的ICBF算法重新计算波束成形向量并输出。