[發明專利]一種上行MIMO-NOMA無線通信系統波束成形方法有效
| 申請號： | 201910669194.7 | 申請日： | 2019-07-24 |
| 公開（公告）號： | CN110299937B | 公開（公告）日： | 2023-05-23 |
| 發明（設計）人： | 徐友云;申瑞娟;王小明 | 申請（專利權）人： | 南京郵電大學 |
| 主分類號： | H04B7/06 | 分類號： | H04B7/06;H04B7/0413 |
| 代理公司： | 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 曹坤 |
| 地址： | 210046 江蘇省南京市*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 上行 mimo noma 無線通信 系統 波束 成形 方法 | ||
1.一種上行MIMO-NOMA無線通信系統波束成形方法，該方法適用于多小區多用戶MIMO-NOMA無線通信系統上行波束成形，系統一共存在J個基站且j表示第j個基站，每個基站中的總用戶個數為K個且k表示第k個用戶，
基站j服務的第k個用戶的波束成形向量為Bj,k，且滿足其中Pmax為各個用戶的最大發射功率；其特征在于，其操作方法包括以下步驟：
步驟一：基站根據接收到的所有用戶信息，針對最大化系統總速率問題應用多維拉格朗日對偶轉換和多維二次轉換得到拉格朗日輔助因子以及二次轉換輔助向量的表達式；
步驟一中，使用多維拉格朗日對偶轉換和多維二次轉換相結合的方法，得到的拉格朗日輔助因子以及二次轉換輔助向量的表達式，
包括：首先進行多維拉格朗日對偶轉換，引入拉格朗日對偶轉換因子，得到其用于更新的表達式表示如下：
式中，I代表Nr×Nr維的對角陣，Nr代表基站接收天線的個數，是Bj,k的共軛轉置，是Bj,m的共軛轉置，Bj,k、Bj,m分別表示由基站j服務的第k用戶和第m用戶的波束成形向量；是Bi,k的共軛轉置，Bi,k表示由基站i服務的第k用戶的波束成形向量；是hj,k的共軛轉置，是hj,m的共軛轉置，hj,k、hj,m分別表示由基站j服務的第k用戶和第m用戶的信道信息；是hi,k的共軛轉置，hi,k表示由基站i服務的第k用戶的信道信息，K表示每個小區的用戶數；
其次應用多維二次轉換，根據初始波束成形向量、拉格朗日對偶轉換因子，得到其用以更新的表達式表示如下：
步驟二：基站應用拉格朗日乘子法，得到波束成形向量的表達式；
步驟二中，波束成形向量的表達式如下：
式中；I代表Nt×Nt維的對角陣，Nt代表用戶端發射天線的個數，ηj,k為基站j服務的第k用戶的拉格朗日乘子，用來約束基站j服務的第k用戶的波束成形向量；
步驟三：基站以最大系統總速率為目標，應用迭代運算得到每個用戶的最優的波束成形向量，并把波束成形向量發送給用戶；
步驟三中，迭代運算具體包括：
(1)、初始化波束成形向量和拉格朗日輔助變量的值；
(2)、根據多維二次轉換輔助向量Yj,k的表達式，更新Yj,k的值；
(3)、根據拉格朗日轉換輔助因子γj,k的表達式，更新γj,k的值；
(4)、根據波束成形向量Bj,k的表達式，更新Bj,k的值；
(5)、重復上述步驟，直到每個用戶都獲得滿足功率約束條件的波束成形向量；
步驟三中的(4)波束成形向量的約束變量ηj,k是用二分法獲得的，以保證每個用戶的發射功率不超過最大發射功率，即Pmax為每個用戶的最大發射功率。
2.根據權利要求1所述的一種上行MIMO-NOMA無線通信系統波束成形方法，其特征在于，步驟一中求解各輔助變量時系統中存在小區間干擾和小區內干擾，且信道建模時應該同時包括大尺度衰落和瑞利衰落。
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