[發明專利]MIMO-OFDM中基于建設性干擾預編碼的PAPR抑制方法

有效

• 申請號: 202011584958.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112702095B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 王霞;呂圓夢;廖學文
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.MIMO-OFDM中基于建設性干擾預編碼的PAPR抑制方法，其特征在于，包括如下：

(1)輸入調制信號S，并對其進行預編碼處理，得到預編碼之后的頻域發射信號X；

(2)將預編碼后的頻域發射信號X按行排列，分別傳輸到所有發射天線上，然后對每根發射天線上的傳輸數據分別進行OFDM調制，從而得到所有天線上的時域發射信號Z；

(3)以最小化基站的總發射功率為優化目標，以建設性干擾滿足條件和PAPR限制作為約束條件，構建MIMO-OFDM系統下行鏈路基于建設性干擾的PAPR抑制模型，如優化問題P1所示；

其中，M表示發射天線數，N表示OFDM符號子載波數，||·||_F表示矩陣的范德蒙范數，DFT(N)表示N點的DFT矩陣，H_n表示第n個子載波對應的MIMO信道響應矩陣，x_n表示第n個子載波上所有發射天線上的數據，s_n表示第n個子載波上用戶數據，z′_m表示第m個發射天線上的時域傳輸數據，λ_n表示對用戶數據s_n進行旋轉，和表示其實部和虛部，diag(λ_n)表示以向量λ_n為對角線元素的對角矩陣，Γ_n表示在頻點n處各個用戶接收信號的信干噪比門限，N₀表示噪聲功率，表示與MPSK調制階數有關的參數，參數α為PAPR的限制值；

(4)對步驟3構建的峰均比抑制模型進行矢量化，得到等效的MIMO系統峰均比抑制模型，如優化問題P2所示；

其中，表示矢量化后用戶數據的第k個元素，z_n表示時域發射信號Z的第n個子載波數據，g_k表示等效時空信道G的第k行數據，diag(H₁,…,H_N)表示以H₁,…,H_N為對角線元素的塊對角矩陣，I_M表示單位矩陣，表示克羅內克積(Kronecker Product)，表示對用戶數據進行旋轉，表示向量的第k個元素，和分別表示的實部和虛部；

(5)對步驟4構建的等效MIMO系統峰均比抑制模型進行松弛，得到松弛后的凸優化問題模型，如優化問題P3所示；

其中參數t＝[t₁,…,t_M]^T為引入的輔助變量，將非凸約束條件轉換為兩個凸約束條件；

(6)對步驟5得到的凸優化問題模型，轉換為等效的實數優化問題，如優化問題P4所示；

其中，表示對向量取共軛操作，

(7)對步驟6得到的實數優化問題，將無窮范數約束表示為多個不等式約束，從而構造對應的對偶問題，如優化問題P5所示；

s.t.μ≥0,λ≥0,α≥0

其中為拉格朗日乘子，α_m表示向量α的第m個元素，λ_m+iM表示向量λ的第m+iM個元素，

(8)對于步驟7得到的對偶問題，采用交替迭代算法快速求得對偶問題P5的最優解；

(8a)初始化拉格朗日乘子μ，α和λ；

(8b)固定變量α和λ，求解關于變量μ的優化問題，更新變量μ；

(8c)固定變量μ，求解關于變量α和λ的優化問題，更新變量α和λ；

(8d)判斷變量μ，α和λ是否收斂，若未收斂則返回步驟(8b)；否則算法終止；

(9)由步驟8得到的對偶問題最優解得到松弛后的凸優化問題模型的最優解；

(9a)由對偶問題最優解μ，α和λ，可得實數優化問題P4的最優解

(9b)由實數優化問題P4的最優解可得松弛后的凸優化問題模型的最優解

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(3)以最小化基站的總發射功率為優化目標，以建設性干擾滿足條件和PAPR限制作為約束條件，構建MIMO-OFDM系統下行鏈路基于建設性干擾的PAPR抑制模型，如優化問題P1所示。