[發明專利]針對多天線系統的發送接收優化設計方法

有效

• 申請號: 201810132137.0
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108347269B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王睿;吳俊;陳宇飛
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/08;H04B7/0456;H04W52/02
• 代理公司: 上?？坡蓪＠硎聞账?特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.針對多天線系統的發送接收優化設計方法，其特征在于，實現過程包括：

一、將信道模型的傳輸速率表示為這里H為信道矩陣，ρ_q為量化誤差系數，Q為傳輸信號的協方差矩陣，且其滿足Tr(Q)≤P_t，這里P_t為接收端最大發射功率；W為模擬線性接收器的接收矩陣，表示接收端經過線性處理后的噪聲的協方差矩陣，且其表示為σ²為接收端加性噪聲方差,R_yy表示接收未量化信號的自相關矩陣，其表示為R_yy＝σ²WW^H+WHQH^HW^H；

二、根據上述信道模型的傳輸速率方程，構建對發送信號協方差矩陣Q和接收線性矩陣W的聯合優化問題可表示為：

subject to Tr(Q)≤P_t

三、假定接收端和發送端都已知信道信息，聯合優化設計傳輸信號的協方差矩陣Q和模擬線性接收器的接收矩陣W，改善系統的吞吐量；

四、將原聯合設計問題，分解成兩個子問題，即

首先給定傳輸信號的協方差矩陣Q，求解模擬線性接收器的接收矩陣W，其優化問題可表示為如下無約束優化問題

再給定模擬線性接收器的接收矩陣W，求解傳輸信號的協方差矩陣Q；優化問題表示為如下無約束優化問題

subject to Tr(Q)≤P_t

五、利用梯度下降算法更新W，定義W^k+1為第k+1次迭代W的解，定義W^k為第k次迭代W的解，則第k次迭代到第k+1次迭代的更新過程表示這里α表示迭代步長，表示為函數r對W的求導并使得W^k＝W的取值；迭代收斂后獲得模擬線性接收器的接收矩陣W；具體表示為

這里A＝I+(1-ρ_q)((1-ρ_q)σ²WW^H+ρ_qdiag(σ²WW^H+WHQH^HW^H))^-1WHQH^HW^H和B＝(1-ρ_q)σ²WW^H+ρ_qdiag(σ²WW^H+WHQH^HW^H)；

六、采用兩步迭代方法求解傳輸信號的協方差矩陣Q，寫出其拉格朗日方程為L(Q,λ)＝-r(Q)+λTr(Q)，這里λ為拉格朗日乘子；第一步采用梯度投影算法更新傳輸信號的協方差矩陣Q，第二步采用次梯度方法更新拉格朗日乘子λ；

所述第一步中的“梯度投影算法”，具體為

這里Q^k+1表示Q^k+1第K+1次更新結果，Q^k表示Q^k+1第K次更新結果，proj表示在可行集合Q≥0的映射，s為步長因子，且

這里C＝-(1-ρ_q)ρ_qB^-1WHQH^HW^HA^-1B^-1；

所述第二步中的“次梯度算法”，具體為λ^k+1＝max(0,λ^k+β(Tr(Q)-P_t))

這里λ^k+1表示λ第K+1次更新結果，λ^k表示λ第K次更新結果，max表示取最大值操作，β為更新系數；

七、交替迭代第五、六兩步，直至收斂，獲得最終Q和W的解。