大規(guī)模miso多小區(qū)低復(fù)雜度波束生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在大規(guī)模系統(tǒng)下的低復(fù)雜度波束生成方法，實(shí)現(xiàn)了在大規(guī)模系統(tǒng)中降低矩陣求逆復(fù)雜度的目標(biāo)。首先將上下行傳輸?shù)膶?duì)偶性引入到最大化最差信干噪比的優(yōu)化問題中，得到相應(yīng)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，引入與下行傳輸對(duì)偶的虛擬上行問題，將優(yōu)化變量解耦，然后將相應(yīng)的上行優(yōu)化結(jié)果轉(zhuǎn)化成原來的下行傳輸問題的解，從而解決下行多用戶的波束設(shè)計(jì)問題。通過考慮大規(guī)模系統(tǒng)的特殊性，給出了只利用統(tǒng)計(jì)信道信息生成波束的方法。所述方法計(jì)算復(fù)雜度低，易于實(shí)現(xiàn)，而且在大規(guī)模系統(tǒng)下所需要的反饋量較小，在天線較多的情況下，其性能越來越接近完善信道信息反饋算法的性能。
【專利說明】大規(guī)模Miso多小區(qū)低復(fù)雜度波束生成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種在大規(guī)模系統(tǒng)下的MISO多小區(qū)低 復(fù)雜度波束生成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量需求W及用戶數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)對(duì) 無線數(shù)據(jù)等資源的高質(zhì)量服務(wù)已顯得非常吃力，并且小區(qū)邊緣用戶的性能受到了嚴(yán)重影 響，因此大規(guī)模系統(tǒng)作為下一代通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)得到了廣泛的研究。但是大規(guī)模系統(tǒng) 中波束設(shè)計(jì)涉及到一個(gè)大維矩陣的求逆，通常矩陣求逆運(yùn)算復(fù)雜度為口；)，其中n為矩陣 維數(shù)，該對(duì)于大規(guī)模系統(tǒng)來說，復(fù)雜度是無法接受的，因此如何降低矩陣求逆復(fù)雜度成為了 無線通信領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。目前的文獻(xiàn)里，通常是基于單小區(qū)多用戶的下行優(yōu)化問題 來進(jìn)行求解，該種解法由于優(yōu)化變量間的禪合問題一般無法擴(kuò)展到多小區(qū)多用戶的情況； 對(duì)于多小區(qū)多用戶的應(yīng)用場(chǎng)景，目前的文獻(xiàn)基于下行優(yōu)化問題只給出了一個(gè)上界，沒有得 到一個(gè)精確解，也沒有考慮到上下行的對(duì)偶特性W及相關(guān)信道模型下只利用大尺度信道信 息進(jìn)行功率分配的求解方法。所W本發(fā)明引入了上下行對(duì)偶性的特點(diǎn)，將下行的最大化最 差信干噪比求解最佳波束問題轉(zhuǎn)化為上行問題，并且通過引入關(guān)于t的隨機(jī)函數(shù)，使得求 解波束的系數(shù)只依賴于大尺度信道信息。另外大規(guī)模系統(tǒng)由于其在只需較少反饋信息的情 況下，就可大幅提升系統(tǒng)容量方面的特性得到了廣泛的關(guān)注，為此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種在大 規(guī)模系統(tǒng)下的多小區(qū)低復(fù)雜度波束生成方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了基于相關(guān)信道模型，只需大尺度信道信息、有效降低大維矩陣求逆 復(fù)雜度的MISO(多輸入單輸出）多小區(qū)低復(fù)雜度波束生成方法。
[0004] 本發(fā)明提供的大規(guī)模MISO多小區(qū)低復(fù)雜度波束生成方法包括W下步驟：
[0005] (1)將上下行傳輸?shù)膶?duì)偶性引入到最大化最差信干噪比的優(yōu)化問題中，將優(yōu)化變 量解禪，得到該優(yōu)化問題的最佳波束為匪SE波束w°Pt ;
[000引 似由泰勒展開式W及二項(xiàng)式展開定理，將用戶^的匪SE波束。P,轉(zhuǎn)化 -j - W。，
[0007] 為如下的截?cái)喽囗?xiàng)式形式

【權(quán)利要求】
1. 一種大規(guī)模MISO多小區(qū)低復(fù)雜度波束生成方法，其特征在于，該方法包括以下步 驟： (1)將上下行傳輸?shù)膶?duì)偶性引入到最大化最差信干噪比的優(yōu)化問題中，將優(yōu)化變量解 耦，得到該優(yōu)化問題的最佳波束為麗SE波束w°pt ;

(3) 通過截?cái)嗑仃嘇m、Bm，n、Cm，求解滿足單基站約束下的最大化最差信干噪比優(yōu)化問題 的截?cái)喽囗?xiàng)式最優(yōu)系數(shù)u°pt ; (4) 通過u°pt、iw、得到截?cái)喽囗?xiàng)式波束矢量評(píng)^; (5) 通過得到的截?cái)喽囗?xiàng)式波束矢w：?以及最大化最差信干噪比獲得的下行傳輸功
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模MISO多小區(qū)低復(fù)雜度波束生成方法，其特征在于，上 述方法的步驟（3)中，通過截?cái)嗑仃嘇m、Bm，n、Cm，求解滿足單基站約束下的最大化最差信干 噪比優(yōu)化問題的截?cái)喽囗?xiàng)式最優(yōu)系數(shù)u°pt包括如下步驟：

【文檔編號(hào)】H04B7/02GK104363035SQ201410541896
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】黃永明, 施妍如, 何世文, 范立行, 楊綠溪 申請(qǐng)人:東南大學(xué)