[发明专利]一种基于二维迭代的多播波束赋形方法

摘要

本发明公开了一种基于二维迭代的多播波束赋形方法，特征是利用基于剪枝搜索的两天线波束赋形方法迭代求解高于两根发送天线的多播波束赋形问题，并在迭代过程中通过构造并持续扩展瓶颈用户集合，设计正交引导向量以加速迭代收敛速度。与现有的SDR随机化方法以及一维迭代方法相比，本发明的这种维迭代的单组物理层多播波束赋形方法不仅可以获得更高的多播传输速率，同时还具有更低的运算复杂度，适合用户数较多的多播场景，便于在诸如802.11n、TD-HSPA+、TD-LTE及TD-LTE-Advanced等新一代宽带无线和移动通信系统中实时实施。

主权项

1.一种基于二维迭代的多播波束赋形方法，设基站配置发送天线数M＞2根，多播用户组含K个用户，且其中的第k个用户配置N_k根接收天线，对应的信道矩阵为并在基站端已知，波束赋形向量w∈￡^M；其特征在于具体操作步骤为：第一步：令信道权和矩阵Q满足关系式对其进行奇异值分解，获得其最大右奇异值对应的右奇异向量v_max，初始化波束赋形向量w＝v_max，初始化迭代门限δ₀＝-100dB，初始化迭代次数m＝1，设当前瓶颈用户数为C＝3，最大瓶颈用户数为L＝min{2M-2，K}及瓶颈信噪比λ₀＝-∞；第二步：在第m次迭代过程中，依用户k的信噪比ρ_k计算式k＝1，L，K，依次计算K个用户的信噪比，选择其中信噪比最小的C个用户作为当前瓶颈用户，并存储各瓶颈用户索引b_k于瓶颈用户集合B＝{b₁，L，b_C}中；第三步：依波束赋形向量w计算扩展矩阵W=Re{wT}Im{wT}-Im{wT}Re{wT}T]]>以及计算微分矩阵R=Re{Hb1*Hb1w}LRe{HbC*HbCw}-Im{Hb1*Hb1w}L-Im{HbC*HbCw},]]>并依正交引导向量方程RTWTRe{v⊥}Im{v⊥}=10]]>计算正交引导向量v^⊥，并进行v⊥=v⊥||v⊥||]]>归一化处理，其中1为元素全1的当前瓶颈用户数C维列向量，0为元素全0的2维列向量；第四步：计算等效信道矩阵P_k＝H_k[w，v^⊥]，利用基于剪枝搜索的两天线多播波束赋形方法计算两天线最优波束赋形向量u，并依波束赋形向量更新方程w＝[w，v^⊥]u来更新波束赋形向量w；第五步：依最差用户信噪比计算式计算最差用户信噪比λ_min，依瓶颈误差计算式δ＝10log(λ_min-λ₀)计算当前瓶颈误差δ；第六步：判断瓶颈误差关系式δ≤δ₀是否成立，若该式不成立，则将原来的迭代次数m更新替换为m+1，瓶颈信噪比λ₀更新替换为λ_min，当前瓶颈用户数C更新替换为min{C+1，L}，并返回第二步重复上述步骤；若该式成立，则输出最佳波束赋形向量w_opt＝w。