基于mmse預(yù)編碼與模擬退火算法的mimo用戶選擇算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于MMSE預(yù)編碼與模擬退火算法的MIMO用戶選擇算法，首先使用MMSE預(yù)編碼，能有效的抑制多個用戶間的通信干擾。與通常使用的線性預(yù)編碼方法相比，MMSE預(yù)編碼能支持更多的接收端用戶，并且減少功率浪費。然后借鑒模擬退火算法，局部最優(yōu)解能概率性地跳出并最終趨于全局最優(yōu)的思想，提出一種新的MIMO用戶選擇算法，該算法能在保持較低算法復(fù)雜度的同時，同時獲得良好的信道容量與誤碼率性能，適宜在實際中應(yīng)用。
【專利說明】基于MMSE預(yù)編碼與模擬退火算法的MIMO用戶選擇算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于MMSE預(yù)編碼與模擬退火算法的MIMO用戶選擇算法。
【背景技術(shù)】
[0002]MIMO (mult1-1nput mult1-output)技術(shù)因其能成倍地提高信道容量,得到人們越來越多的關(guān)注，成為新一代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來MIMO系統(tǒng)的研究熱點逐漸從單用戶擴(kuò)展到點對多點的多用戶系統(tǒng)。由于多用戶MIMO系統(tǒng)中，基站能同時服務(wù)的用戶數(shù)量受限，所以需要進(jìn)行用戶選擇，選出合適的用戶集發(fā)送以獲取多用戶分集增益，保證系統(tǒng)獲得良好性能。
[0003]近年來人們對多用戶MMO用戶選擇算法進(jìn)行了深入研究。其中具有代表性的有窮搜索選擇算法、最大范數(shù)選擇算法、貪婪選擇算法以及基于線性預(yù)編碼的用戶選擇算法等。窮搜索選擇算法通過遍歷所有可能的用戶集合選出其中具有最大信道容量的用戶集，該算法可以獲得最優(yōu)的信道容量性能，但運算復(fù)雜度過高；最大范數(shù)選擇算法通過計算每個用戶的信道矩陣范數(shù)并從大往小排序，選擇前K個作為最后的用戶集，該算法運算復(fù)雜度低，但選出的用戶 集性能也較低；貪婪選擇算法通過迭代運算，每一步都選擇局部最優(yōu)集合，迭代完成后產(chǎn)生最終的用戶集合，貪婪選擇算法的運算復(fù)雜度隨用戶數(shù)量增加呈線性增長，復(fù)雜度增長速度要遠(yuǎn)低于窮搜索算法，但性能距離窮搜索算法的最優(yōu)性能還有一定上升空間。而且以上三種算法由于沒有使用預(yù)編碼技術(shù)，各個用戶間信道會產(chǎn)生相互干擾，降低信道總?cè)萘?。而基于線性預(yù)編碼的用戶選擇算法雖然能完全消除用戶間干擾，但是造成了發(fā)射功率的浪費以及對接收端用戶數(shù)量有著嚴(yán)格限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于麗SE預(yù)編碼與模擬退火算法的MMO用戶選擇算法，該算法使用MMSE預(yù)編碼，能有效的抑制多個用戶間的通信干擾；與通常使用的線性預(yù)編碼方法相比，MMSE預(yù)編碼能支持更多的接收端用戶，并且減少功率浪費。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于麗SE預(yù)編碼與模擬退火算法的MMO用戶選擇算法，具體包括以下步驟:
[0007]1)算法初始化，設(shè)置算法收斂的控制參數(shù)A的初值；
[0008]2)對所有用戶信道矩陣計算F-范數(shù)，選擇K個范數(shù)最大的用戶作為初始選取用戶集S，剩余的Kt-K個用戶組成用戶備選集U;其中，K表示發(fā)射端能同時支持的用戶數(shù)，Kt表示接受端活動的最大用戶數(shù)，問題的解集合S表示被選出的用戶集；
[0009]3)在當(dāng)前A下，迭代選擇m次，每次以隨機(jī)的方式從S和U各選取一個用戶，使之互換，得到新的選擇用戶集合s’，m為自然數(shù)，且10≤m≤15 ;
[0010]4)分別計算S與S’的評價函數(shù)最小化各用戶均方誤差和前后兩次所選用戶集性能差異程度，如果前后兩次所選用戶集性能差異程度大于0，則用新的選擇用戶集合s’替換S，否則，以概率a接收新的選擇用戶集合S’替換S;
[0011]5)判斷終止條件，若滿足終止條件，則這時上一次更新的S就是最后所選出來的用戶集合，算法終止；若不滿足終止條件，則算法執(zhí)行步驟6)；
[0012]6)改變控制參數(shù)A，重新轉(zhuǎn)到步驟3)進(jìn)行計算。
[0013]所述步驟4)中，S的評價函數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種基于MMSE預(yù)編碼與模擬退火算法的MMO用戶選擇算法，其特征是:具體包括以下步驟: 1)算法初始化，設(shè)置算法收斂的控制參數(shù)A的初值； 2)對所有用戶信道矩陣計算F-范數(shù)，選擇K個范數(shù)最大的用戶作為初始選取用戶集S，剩余的Kt-K個用戶組成用戶備選集U ;其中，K表示發(fā)射端能同時支持的用戶數(shù)，Kt表示接受端活動的最大用戶數(shù)，問題的解集合S表示被選出的用戶集； 3)在當(dāng)前A下，迭代選擇m次，每次以隨機(jī)的方式從S和U各選取一個用戶，使之互換，得到新的選擇用戶集合S’，m為自然數(shù)，且10≤m≤15 ; 4)分別計算S與S’的評價函數(shù)最小化各用戶均方誤差和前后兩次所選用戶集性能差異程度，如果前后兩次所選用戶集性能差異程度大于0，則用新的選擇用戶集合S’替換S，否則，以概率α接收新的選擇用戶集合S’替換S; 5)判斷終止條件，若滿足終止條件，則這時上一次更新的S就是最后所選出來的用戶集合，算法終止；若不滿足終止條件，則算法執(zhí)行步驟6)； 6)改變控制參數(shù)A，重新轉(zhuǎn)到步驟3)進(jìn)行計算。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于MMSE預(yù)編碼與模擬退火算法的MIMO用戶選擇算法，其特征是:所述步驟4)中，S的評價函數(shù)COsum-MSEfSJ= ^MSEi，其中，







3.如權(quán)利要求1所述的一種基于MMSE預(yù)編碼與模擬退火算法的MIMO用戶選擇算法，其特征是:所述步驟 4)中，
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于MMSE預(yù)編碼與模擬退火算法的MIMO用戶選擇算法，其特征是:所述步驟5)中，所述終止條件為:設(shè)連續(xù)η次迭代運算，用戶集合S沒有更新改變，其中10〈η〈30。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于MMSE預(yù)編碼與模擬退火算法的MIMO用戶選擇算法，其特征是:所述步驟6)中，控制參數(shù)A的取值方法為:Ai+1=i3 Ai，其中Ai和Ai+1分別表示第i次算法循環(huán)和第i+Ι次算法循環(huán)的控制參數(shù)A ; β表示A的遞減速率，0〈β〈I。
【文檔編號】H04L1/00GK103873205SQ201410102338
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】曹葉文, 李吉宗 申請人:山東大學(xué)