[發明專利]多天線碼分多址系統中基于博弈論的功率控制方法

無效

• 申請號: 200810022653.4
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號: CN101321004A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 喻的雄;蔡躍明;吳丹;潘成康;鐘衛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04B7/005
• 分類號: H04B7/005;H04L1/06;H04L1/00;H04L25/03
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

1.一種用于多天線碼分多址系統中基于博弈論的功率控制的解決方法，其特 征在于：

第一步：在含有N個用戶的單蜂窩多天線多入多出碼分多址系統中，每個用 戶配備Mt根發射天線，基站有Mr根接收天線，在某個時隙內，假定系統中的每 個用戶都能接入，各用戶完成的初始化發送信號功率值為p_ini，且所有用戶的目 標信干噪比均為γ_tar；

第二步：用戶i的待發送信號為x_i(i＝1，2，…N)，在發送之前先對其進行預 編碼處理，得到編碼后的信號x′_i，表示為x′_i＝w_ix_i，w_i為用戶i的預編碼向量， 在每根發射天線上用戶對發送信號單獨的進行擴頻和相同調制；

第三步：在基站端獲得的接收信號r可表示為：

r=Σi=1NHixi′+v]]>

其中，H_i表示第i個用戶的信道矩陣，v表示加性高斯白噪聲，其噪聲方差為N₀， 同時在接收端將信號分N條支路進行處理，一條支路對應于一個用戶，擬與第i個 用戶相對應的支路乘以一個對應于預編碼向量的接收向量T_i，可得 對用戶i的信道矩陣進行奇異值分解(SVD)： 其中，S_i為對角陣，其對角線上的元素按從大到小的順序排列， 且第k個元素表示為U_i為左奇異矩陣，表示為：為 第k個奇異值所對應的左奇異向量，V_i為右奇異矩陣，表示為： 為第k個奇異值所對應的右奇異向量，令那么上文所提及的y_i可改寫為：

yi=si1xi+(ui1)TΣj≠ij=1,2,...N[uj1,uj2,...,ujMr]sj10xj+(ui1)Hv]]>

其中表示H_i的最大奇異值，j為不是用戶i的其他用戶；

第四步：利用上式可以獲得當前迭代中第i個用戶第k根接收天線的信干噪 比具體表示式：

γik=Es(si1)2pikEsΣj≠i(ρij1sj1)2pjk/L+N0Gk,k]]>

其中E_s表示發送信號的能量，L表示該碼分多址系統的擴頻序列長度，表示 用戶i第k根天線的發射功率，G_k，k表示矩陣G的第k行k列 元素，表示用戶j第k根天線的發射功率，且所有用戶在其 發射天線上進行平均功率分配；

將每個用戶發射端的誤比特率作為優化目標，同時考慮到用戶的公平性，所 設計的博弈函數可以表示為：J(P)＝U(P)+C(P)，其中U(P)表示代價函數， C(P)表示對應于懲罰機制的函數，P表示發射功率分配矩陣，若系統的調制方 式為非相關頻移鍵控，且將懲罰機制定為基于發射功率和信道幅值代價的機制， 具體為C_i(P)＝bκ_ip_i，其中p_i表示用戶i的發射 功率，通過對博弈函數J(P)關于發射功率求導并令其為0，可得當前迭代中 各用戶發射功率的更新表達式：

其中a，b為常量可調整，κ_i對應與第i個用戶的大尺度衰落，n表示迭代次數， 表示用戶i第一根天線在第n次迭代時的發射功率，表示用戶i第 一根天線在第n+1次迭代時的發射功率，則表示用戶i第一根天線在第n 次迭代時的信干噪比，利用上述兩個表達式可求得每一次迭代時用戶的信干噪比 和發射功率；

第五步：基站端判斷各用戶本次迭代所獲得的發射功率：

①基站判斷獲知的各用戶的發射功率是否小于用戶的最大發射功率限制，如 果不滿足該條件，那么基站向該用戶發射一個2比特“00”的信息，該用戶收到 該信息以后以最大的發射功率進行發射，算法直接進入下一次迭代，如果滿足該 條件，則算法進入下一步的判斷；

②基站判斷獲知的各用戶的發射功率是否滿足保證算法收斂的條件，具體為 其中Mi1=Es(si1)2EsΣj≠i(ρij1sj1)2pj1/L+N0G1,1,]]>如果不滿足該條件，基站 向該用戶發射一個2比特“01”的信息，該用戶收到信息后以最大發射功率進行 發射，算法直接進入下一次迭代，如果滿足該條件，則算法進入下一步的判斷；

③基站判斷所獲知的各用戶的信干噪比是否滿足最小信干噪比的要求，如果 不滿足該條件，那么基站發射一個2比特的“10”給該用戶，用戶以最大發射功 率進行發射，或者更為復雜的算法是強制所有用戶的信干比等于目標信干比，反 過來利用表示式求得每個用戶的發射功率，以該功率進 入下一次迭代，如果滿足該條件，則基站完成了對所得發射功率可行性的判斷；

然后，計算所有用戶前后兩次迭代獲得的發射功率向量是否滿足二范數小于 ε，其中ε可設為10^-5，若滿足，則跳出迭代循環，且所獲得的發射功率為博弈 算法的納什均衡，而每個用戶最終都以收斂時候的功率進行發射，若不滿足，在 進入下一次迭代更新過程。