[發(fā)明專利]一種基于透鏡陣列的波束選擇矩陣設(shè)計(jì)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011523683.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112261728A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭榮斌;余顯斌;趙志峰;王金鵬;劉善赟;李順斌
• 申請（專利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04B7/0413
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 奚麗萍

1.一種基于透鏡陣列的波束選擇矩陣設(shè)計(jì)方法，其特征在于：該方法包含以下步驟：

（1）波束選擇矩陣設(shè)計(jì)問題建立及轉(zhuǎn)化；

（1.1）考慮系統(tǒng)性能，即系統(tǒng)用戶可達(dá)速率之和，根據(jù)系統(tǒng)性能最優(yōu)化原則，結(jié)合透鏡陣列的物理結(jié)構(gòu)，設(shè)立波束選擇矩陣設(shè)計(jì)的優(yōu)化問題；

（1.2）根據(jù)加權(quán)最小均方誤差等價(jià)轉(zhuǎn)化定理，將上述優(yōu)化問題等價(jià)轉(zhuǎn)化為一個(gè)新優(yōu)化問題；

（2）根據(jù)信道狀態(tài)信息采用逐次比較算法設(shè)計(jì)波束選擇矩陣F；

（3）系統(tǒng)參數(shù)初始化；

（4）根據(jù)信道狀態(tài)信息，設(shè)計(jì)加權(quán)最小均方誤差算法優(yōu)化最優(yōu)預(yù)編碼矩陣P，在每次循環(huán)中，所設(shè)計(jì)的算法通過塊坐標(biāo)下降算法對優(yōu)化問題進(jìn)行求解，基于輪換尋優(yōu)思想，將待求解優(yōu)化變量按照解耦合的原則進(jìn)行分組，針對每組變量，固定其它組變量進(jìn)行求解，直到優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)值收斂。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于透鏡陣列的波束選擇矩陣設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述子步驟（1.1）中的優(yōu)化問題包含目標(biāo)函數(shù)，變量建模和約束假設(shè)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于透鏡陣列的波束選擇矩陣設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述子步驟（1.2）中的新優(yōu)化問題中的目標(biāo)函數(shù)為凸函數(shù)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于透鏡陣列的波束選擇矩陣設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟（2）中包含以下子步驟：

（2.1）根據(jù)每個(gè)用戶與基站之間波束域信道向量的情況，對向量中的波束的幅度進(jìn)行降序排列，對于第K個(gè)用戶，其對應(yīng)的最強(qiáng)波束編號用來表示，其中，并根據(jù)所有用戶對應(yīng)的最強(qiáng)波束對所有用戶進(jìn)行分組；

（2.2）若與其他用戶對應(yīng)的最強(qiáng)波束編號都不一致，則用戶k屬于無干擾用于分組，即，并對無干擾用戶的集合用表示，對于無干擾用戶，直接選取該用戶的最強(qiáng)波束；

（2.3）若用戶k的最強(qiáng)波束跟其它用戶重合，則用戶k屬于有干擾用戶，即，并對干擾用戶的集合用表示，對于有干擾用戶，選取個(gè)波束來服務(wù)它們，其中表示集合中波束的個(gè)數(shù)，并將這些波束從集合中逐個(gè)選取，其中表示將的元素從集合中去除。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于透鏡陣列的波束選擇矩陣設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟（3）中的系統(tǒng)參數(shù)為變量和輔助變量，使?jié)M足，其中P表示基站側(cè)的全數(shù)字預(yù)編碼矩陣，和分別為第k個(gè)用戶的權(quán)重因子和接收機(jī)增益，同時(shí)初始化輔助變量，其中用來衡量優(yōu)化問題目標(biāo)函數(shù)變化值的上界。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于透鏡陣列的波束選擇矩陣設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步驟（4）中的具體包括以下子步驟：

（4.1）固定其它變量，單獨(dú)求解，通過檢驗(yàn)其一階最優(yōu)條件，得到的閉式解：

其中，表示矩陣的第i列；

（4.2）固定其它變量，單獨(dú)求解，通過檢驗(yàn)其一階最優(yōu)條件，得到的閉式解：

（4.3）固定其它變量，單獨(dú)求解P，通過檢驗(yàn)一階最優(yōu)條件，可以得到：

其中，為拉格朗日乘子，需要滿足，如果時(shí)對應(yīng)P的解滿足問題的約束，那該解即為問題的解，如果不滿足約束，可以根據(jù)松弛條件求得的解，進(jìn)而得到P的解；

（4.4）進(jìn)入下一次循環(huán)，直到，此時(shí)波束選擇矩陣F和基帶預(yù)編碼矩陣P的值即為優(yōu)化問題的解。

7.如權(quán)利要求6所述的一種基于透鏡陣列的波束選擇矩陣設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述算法循環(huán)結(jié)束的條件為。