[發明專利]全雙工多用戶MIMO系統發射功率最小化的收發機優化方法

有效

• 申請號: 201711463874.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108183735B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 沈弘;吳艷飛;趙春明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0452
• 分類號: H04B7/0452;H04B7/0426;H04W52/02;H04W52/42
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

全雙工多用戶MIMO系統發射功率最小化的收發機優化方法，建立相應的數學模型并進行優化，具體優化步驟如下：1)設置最大迭代次數n_max和收斂精度∈；令分別為矩陣的第一列，記迭代次數為n＝0；2)求解二階錐規劃問題，得到第n次迭代中t的最小值t⁽ⁿ⁾及最優解3)更新第n+1次迭代過程中相應的下行和上行用戶接收波束成形向量：4)當n＝0時，令n＝n+1，并重復步驟2)～4)；當n≥1時，若連續兩次迭代目標函數值之差的絕對值|t⁽ⁿ⁾?t^(n?1)|小于∈，或迭代次數n≥n_max，則停止迭代，并輸出和否則，令n＝n+1，并重復步驟2)～4)。本發明在保證所有上行、下行用戶的頻譜效率超過預先設定的門限值情況下，提供一種基于二階錐規劃的收發機聯合優化算法，使系統所消耗的總發射功率最小。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別是涉及全雙工多用戶MIMO系統發射功率最小化的收發機優化方法。

背景技術

隨著無線設備數目的日益增長和數據速率要求越來越高，如何有效地利用有限的射頻資源成為新的通信技術的研究重點。多輸入多輸出(MIMO)技術已逐漸成為很多無線通信標準的核心技術。在無線通信網絡的物理層，MIMO技術可同時用于上行和下行鏈路中。但由于實際系統硬件設計的限制，上行或下行信道目前只能工作在一個維度(時域或頻域)。例如，使用時分雙工(TDD)的蜂窩網絡向下行鏈路和上行鏈路分配相同的頻帶但不同的時隙；應用頻分雙工(FDD)的網絡允許下行鏈路和上行鏈路在相同的時隙但不同的頻帶傳輸。由于沒有同時對時域、頻域資源進行復用，這些無線通信系統無法最大限度的利用有限的射頻資源。

由于可能進一步提高甚至使常規半雙工系統的容量增加一倍的能力，全雙工技術近來得到了極大的關注。全雙工系統允許下行鏈路和上行鏈路在相同的時隙和頻帶下工作。雖然這種全雙工技術所能帶來的系統增益顯而易見，但是在實際實現中卻有很多技術問題需要解決。實現全雙工系統的關鍵困難在于無線收發機的發射天線到接收天線的自干擾(SI)，也就是下行鏈路信道的輻射功率、會對基站所期望的上行鏈路中的接收信號產生干擾。顯然，全雙工系統的性能取決于收發機的自干擾消除能力。在過去，全雙工傳輸被認為是不可行的，這是因為如果收發機的自干擾功率不能得到有效抑制，接收天線的本底噪聲將會顯著提高，超過接收端模數轉換器的有限動態范圍。

近年來，自干擾消除技術的硬件技術得到了一定突破，而且也有很多研究證明了用于短程到中程無線通信的全雙工傳輸的可行性。之后，有大量文獻在諸如點到點MIMO、MIMO中繼、認知無線電和多用戶MIMO系統中進行了全雙工通信的相關研究。全雙工通信的研究已成為無線通信系統的一大熱點。

發明內容

為了解決上述存在的問題，本發明提供全雙工多用戶MIMO系統發射功率最小化的收發機優化方法，即在保證所有上行、下行用戶的頻譜效率超過預先設定的門限值情況下，提供一種基于二階錐規劃的收發機聯合優化算法，使系統所消耗的總發射功率最小，為達此目的，本發明提供一種全雙工多用戶MIMO系統發射功率最小化的收發機優化方法，建立相應的數學模型并進行優化，具體優化步驟如下：

1)設置最大迭代次數n_max和收斂精度∈；令分別為矩陣的第一列，記迭代次數為n＝0；

2)求解如下二階錐規劃問題，得到第n次迭代中t的最小值t⁽ⁿ⁾及最優解

其中，a^T表示向量a的轉置，表示第n次迭代過程中第k個下行用戶的接收波束成形向量，表示第n次迭代過程中第l個上行用戶的接收波束成形向量；

3)按照下式更新第n+1次迭代過程中相應的下行和上行用戶接收波束成形向量：