[发明专利]MIMO系统下行链路中联合用户选择和功率分配优化方法

摘要

本发明提供一种MIMO系统下行链路中联合用户选择和功率分配优化方法，包括：将功率均匀分配给所有组中的波束；对于每条波束都计算相对于每个用户的信干噪比(SINR)；选择能使该波束信干噪比最大的用户作为该波束的通信用户，根据用户选择结果，利用拉格朗日乘子法对分配到和波束上的功率进行优化，至此，一次用户选择和功率优化迭代结束，然后根据得到的功率分配结果继续迭代地选择用户和优化功率，直到系统合率达到收敛。采用本发明的技术方案，可以达到更好的系统吞吐量。

主权项

1.一种MIMO系统下行链路中联合用户选择和功率分配优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、将功率均匀分配给所有组中的波束；/n步骤2、对于每条波束都计算相对于每个用户的信干噪比(SINR)；/n步骤3、选择能使该波束信干噪比最大的用户作为该波束的通信用户，根据用户选择结果，利用拉格朗日乘子法对分配到和波束上的功率进行优化，至此，一次用户选择和功率优化迭代结束，然后根据得到的功率分配结果继续迭代地选择用户和优化功率，直到系统合率达到收敛；/n步骤3具体为：假设系统总的发射功率为P，所有用户被分成了G个组，每个组内都有K个用户，且K＞S_g，为了最大化系统合率要选出表现最好的几个用户进行信息传递，该联合用户选择和功率分配方案通过为每条波束选择表现最好的用户并优化分配的功率来得到更好的系统表现，首先假设功率是均匀分配在每条波束上的，即其中g_m表示第g组中的第m条波束，m＝1,...,b_g，然后根据下式计算每条波束对应各用户的信干噪比(SINR)：/n /n其中表示用户g_k在波束g_m上的组内干扰：/n /n 表示用户g_k在波束g_m上的组间干扰：/n /n用MAX用户选择算法，找到使波束g_m上的信干噪比最大的用户即每条波束都选出了各自的用户后，用拉格朗日乘子法优化功率分配，首先计算系统合率：/n /n则系统功率分配问题可以表示为：/nmaximize C/n /n采用拉格朗日乘子法求解上述问题，可以写成：/n /n然后求拉格朗日公式的一阶导数，即为：/n /n式中信干噪比的一阶导数根据下式计算得到：/n /n于是拉格朗日公式的一阶导数可以表示为：/n /n根据拉格朗日乘子法，令该导数等于零可以得到近似优化解为：/n /n将该优化得到的功率解代入到功率约束条件中，即可以得到：/n /n最后可以得到优化后，波束g_m上分配到的功率为：/n /n其中/n