[發(fā)明專利]一種基于水平和垂直聯(lián)合優(yōu)化的3D波束成形方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410822225.5
• 申請(qǐng)日: 2014-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104617994A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張仕宇;馮輝;楊濤;胡波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/04
• 分類號(hào): H04B7/04;H04B7/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;王潔平

1.一種基于水平和垂直聯(lián)合優(yōu)化的3D波束成形方法，其特征在于，其在單小區(qū)MU-MIMO下行廣播信道場(chǎng)景下，利用三維空間信道信息，在采用有源天線面陣的基站端進(jìn)行3D波束成形時(shí)，建立滿足用戶最小信干噪比約束條件下的最小化基站發(fā)射能量的優(yōu)化模型，并將優(yōu)化模型解耦為兩個(gè)關(guān)于水平預(yù)編碼和垂直預(yù)編碼的優(yōu)化子問(wèn)題，然后分別進(jìn)行求解。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)半定松弛方法將兩個(gè)分別關(guān)于水平預(yù)編碼和垂直預(yù)編碼的優(yōu)化子問(wèn)題轉(zhuǎn)化為半定規(guī)劃問(wèn)題，再利用凸優(yōu)化工具進(jìn)行求解。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)交替迭代優(yōu)化算法對(duì)兩個(gè)分別關(guān)于水平預(yù)編碼和垂直預(yù)編碼的優(yōu)化子問(wèn)題進(jìn)行交替迭代求解。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述水平預(yù)編碼優(yōu)化子問(wèn)題如下：

所述垂直預(yù)編碼優(yōu)化子問(wèn)題如下：

其中：v_k和w_k分別表示第k個(gè)用戶的垂直預(yù)編碼和水平預(yù)編碼，p_k＝||v_k||²和分別表示第k個(gè)用戶垂直和水平預(yù)編碼的能量，表示基站到用戶k的信道矩陣H_k經(jīng)過(guò)垂直預(yù)編碼v_i后得到的等效水平信道系數(shù)，表示基站到用戶k的信道矩陣H_k經(jīng)過(guò)水平預(yù)編碼w_i后得到的等效垂直信道系數(shù)，γ_k和表示第k個(gè)用戶的信干噪比門限，σ_k表示第k個(gè)用戶的噪聲能量。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述交替迭代優(yōu)化算法的步驟如下：

(1)初始化設(shè)置預(yù)編碼初值w_k,0,v_k,0(k＝1,2,L,K)，并限定相應(yīng)預(yù)編碼能量為?計(jì)算此時(shí)各個(gè)用戶的SINR為γ_k,0，記迭代次數(shù)m＝1；

(2)計(jì)算等效水平信道系數(shù)并取SINR門限為γ_k,m-1，代入優(yōu)化問(wèn)題

求解出水平預(yù)編碼為

(3)計(jì)算能量放大后的水平預(yù)編碼并根據(jù)v_k,m-1和w_k,m重新計(jì)算各個(gè)用戶的SINR為

(4)計(jì)算等效垂直信道系數(shù)并取SINR門限為代入優(yōu)化問(wèn)題

求解出垂直預(yù)編碼為

(5)計(jì)算能量放大后的垂直預(yù)編碼并根據(jù)v_k,m和w_k,m重新計(jì)算各個(gè)用戶的SINR為γ_k,m；

(6)若用戶SINR收斂，則結(jié)束算法，將v_k,m和w_k,m作為優(yōu)化輸出結(jié)果；否則，令m＝m+1，回到步驟(2)，進(jìn)行下一次迭代過(guò)程。