一種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)中的魯棒性協(xié)同波束成形方法。該方法同時考慮了信道系數(shù)非理想性和收發(fā)機損傷這兩種不利因素，以給定用戶信干噪比下最小化發(fā)射功率為優(yōu)化目標，利用信道系數(shù)誤差方差矩陣的半正定性及拉格朗日對偶法，將原始的非凸優(yōu)化約束轉(zhuǎn)換為凸優(yōu)化約束的等效優(yōu)化問題，最后，利用二階錐規(guī)劃方法(SOCP)對等效問題進行求解，從而獲得對非理想條件具有魯棒性的協(xié)同波束成形。
【專利說明】—種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，理想信道條件下的單/多小區(qū)多用戶多天線蜂窩系統(tǒng)的線性/非線性波束成形技術(shù)已得到了深入的研究和應(yīng)用。在實際無線通信系統(tǒng)中，基站一般無法獲取精確的信道系數(shù)信息，因此，確保非理想信道系數(shù)信息條件下的用戶質(zhì)量服務(wù)需求(QoS:Quality of Service)的魯棒波束設(shè)計引起了人們廣泛關(guān)注并得到了大量的研究與探討。針對不同的信道系數(shù)誤差模型，比如球形約束、橢球形約束及概率約束，人們提出了相應(yīng)的魯棒波束成形方法。
[0003]無線通信系統(tǒng)中除了信道系數(shù)誤差影響系統(tǒng)性能外，射頻卡中放大器的非線性、硬件的量化誤差以及發(fā)射天線中失真噪聲的互相關(guān)性等因素所造成的收發(fā)機損傷也是影響無線通信系統(tǒng)性能的因素之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述提出的問題，本發(fā)明提供了一種同時考慮信道系數(shù)誤差和收發(fā)機損傷的用于多小區(qū)多用戶系統(tǒng)的波束成形方法。核心思想是，根據(jù)不同的QoS約束，將原始的非凸優(yōu)化約束轉(zhuǎn)換為凸優(yōu)化約束的等效優(yōu)化問題。
[0005]具體方法步驟見【具體實施方式】部分。
[0006]本發(fā)明的方法同時考慮信道系數(shù)誤差和收發(fā)機損傷兩種不利因素，以給定用戶信干噪比下最小化發(fā)射功率為優(yōu)化目標，利用信道系數(shù)誤差方差矩陣的半正定性及拉格朗日對偶法，根據(jù)不同的QoS約束，將原始的非凸優(yōu)化約束轉(zhuǎn)換為凸優(yōu)化約束的等效優(yōu)化問題，最后，利用二階錐規(guī)劃方法(S0CP:Second Order Conic Programming)對等效問題進行求解，從而獲得對非理想條件下具有魯棒性的協(xié)同波束成形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法的應(yīng)用場景；
[0008]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法的流程圖；
[0009]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法的固定信道誤差系數(shù)時損傷系數(shù)與實際SINR的對比圖；
[0010]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法的目標SINR為2dB時損傷系數(shù)kl與目標SINR實現(xiàn)比例對比圖；
[0011]圖5為本發(fā)明實施例提供的一種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法的固定損傷時目標SINR與最小發(fā)射功率的對比圖；
[0012]圖6為本發(fā)明實施例提供的一種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法的固定目標SINR時損傷系數(shù)kl與最小發(fā)射功率的對比圖。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明考慮信道系數(shù)估計誤差和收發(fā)機損傷的多小區(qū)多用戶多天線的優(yōu)化波束成形算法，具體步驟如下:
[0014]I)根據(jù)收發(fā)機的硬件狀況估計出接收機損傷函數(shù)η (Pt)和發(fā)射機損傷函數(shù)υ (Pr);
[0015]具體表達式為:
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法，其包括以下步驟: 1)根據(jù)收發(fā)機的硬件狀況估計出接收機損傷函數(shù)n(Pt)和發(fā)射機損傷函數(shù)U (Pr)； 具體表達式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多小區(qū)多用戶多天線系統(tǒng)的波束成形方法，其中步驟5)中可以對所述問題轉(zhuǎn)化為以下優(yōu)化方程(P2):
【文檔編號】H04B7/06GK103441789SQ201310402976
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】黃永明, 汪漢, 何世文, 楊綠溪 申請人:東南大學(xué)