[发明专利]一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法

摘要

本发明提供一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法。首先，根据上下行链路的对偶性，推导基于最小均方误差(MMSE)预编码的下行两用户多输入单输出(MISO)系统可达速率域边界上速率对表达式；针对满足用户1目标速率和系统总功率约束条件下最大化用户2速率的功率分配问题，建立数学模型；然后，利用基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统可达速率域边界上速率对的帕累托最优性，获得用户最优功率分配的解析解；最后，根据MMSE预编码向量和用户的优功率分配，获得用户发射信号。通过将本发明与已有用户配对算法相结合，本发明可以应用到实际的多用户下行MISO系统中。

主权项

1.一种基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统功率分配方法，其特征在于所述功率分配方法步骤如下：步骤一、根据上下行链路的对偶性，基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统可达速率域边界上速率对(r1，r2)表达式，可等效地由基站端采用MMSE接收机的上行两用户单输入多数出(SIMO)系统可达速率域边界上速率对表达式给出；获得基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统可达速率域边界上速率对(r1，r2)表达式其中，h_i为的从基站到用户i的复信道向量(包含M个元素的列向量)，M为基站配置的天线数，||h_i||为h_i的范数，σ²为用户的噪声功率，q_i为基站端采用MMSE接收机的上行两用户SIMO系统中用户i的发射功率，j＝3‑i，i＝1，2；α∈[0，π/2]为h₁与h₂间的夹角，步骤二、针对基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统中满足总功率约束和用户1目标速率条件下，最大化用户2速率的功率分配问题，建立数学模型：其中，p_i为分配给用户i的功率，R_i为用户i的速率，可达速率域上的速率对(R₁，R₂)满足R₁≤r₁，R₂≤r₂，当速率对(R₁，R₂)位于可达速率域边界上时，等号成立；R₁^Target为用户1的目标速率，0≤R₁^Target≤r₁^max，r₁^max＝log(1+P||h₁||²/σ²)为将基站全部发射功率P分配给用户1时，用户1可以达到的最大速率；步骤三、根据步骤二，并考虑到基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统可达速率域边界上速率对(r1，r2)为帕累托最优，令其中，q2＝P‑q1；获得方程(3)关于q1的3个根其中，a＝||h₁||²||h₂||⁴sin⁴α，b＝‑2||h1||2||h2||2sin2α(σ2+||h2||2P sin2α)‑η0||h2||4σ2sin2αc＝||h2||2Pσ2sin2α(2||h1||2+||h2||2sin2α+2η0||h2||2)+||h1||2σ4+η0||h2||2(1+sin2α)σ4步骤四、根据步骤三，在区间[0，P]上，q_1，1，q_1，2和q_1，3中有且只有一个实根，用表示该实根，获得“步骤二”优化问题中分配给用户1的最优功率所对应的上行两用户SIMO系统中用户1的发射功率步骤五、考虑到基站端采用MMSE接收机的上行两用户SIMO系统(基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统)的可达速率域边界上速率对(r₁，r₂)对应的功率分配是全功率分配的，即q₁+q₂＝P(p₁+p₂＝P)，获得“步骤二”优化问题中分配给用户2的最优功率所对应的上行两用户SIMO系统中用户2的发射功率步骤六、针对步骤二中满足用户1目标速率和系统总功率约束条件下最大化用户2速率的功率分配问题，获得基于MMSE预编码的下行两用户MISO系统中分配给用户i的最优功率其中，j＝3‑i，i＝1，2；步骤七、根据步骤六，获得用户发射信号其中，s_i为用户i待发送信号，j＝3‑i，i＝1，2。