[發明專利]一種時間反轉OFDM多用戶通信系統的功率分配方法

在審

• 申請號: 202111483485.0
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114337751A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 雷維嘉;李麗;張鑰
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B17/336;H04W28/02;H04W28/22
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 李金蓉

1.一種時間反轉OFDM多用戶通信系統的功率分配方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)構建通信系統模型，根據構建的系統模型得到用戶接收信干噪比，進而得到系統和速率；

(2)以和速率最大化為優化目標，給出在發送總功率約束條件下多個用戶功率聯合分配的數學模型；

(3)利用KKT條件得到用戶的功率分配的解；

(4)利用迭代算法來聯合優化所有用戶的發送功率。

2.根據權利要求1所述一種時間反轉OFDM多用戶通信系統的功率分配方法，其特征在于：所述通信系統模型在常規時間反轉OFDM多用戶通信系統的基礎上，發送端和接收端均配備單根天線，發送端發送給多個用戶的信號先經過TR預編碼矩陣，然后被分配到OFDM子信道上傳輸。

3.根據權利要求1或2所述一種時間反轉OFDM多用戶通信系統的功率分配方法，其特征在于：所述用戶接收信干噪比和系統和速率分別為：

接收信干噪比為：

其中，K為用戶數量，p_k,m為發送端分配給用戶k的符號m的功率，D為速率回退因子，為信道的噪聲方差，H_k,m為對角矩陣H_k的第m個對角元素，H_k為頻域信道矩陣，表示為

其中，Q為OFDM系統子載波數，對角元素H_k,q,q＝1,2,...,Q為頻域信道系數，表示為h_k,l為用戶k的多徑信道的第l徑的系數，l＝1,2,...,L，這里L為信道脈沖響應的長度；

矩陣為H_k的共軛形式，即

系統和速率為：

式中，M表示向每個用戶發送的符號數。

4.根據權利要求3所述一種時間反轉OFDM多用戶通信系統的功率分配方法，其特征在于：步驟(2)所述數學模型以分配給用戶各信號的功率之和小于等于用戶的發送總功率為約束條件，以系統和速率為優化目標，具體為：

發送功率約束條件為：

式中P_k為用戶k的總發送功率；

優化問題構造為：

5.根據權利要求4所述一種時間反轉OFDM多用戶通信系統的功率分配方法，其特征在于：步驟(3)所述利用KKT條件得到給定用戶的功率分配的解，具體包括：優化用戶k的功率分配時，由于其他用戶的功率分配是固定的，因此用戶k的功率分配滿足KKT條件，構造滿足功率約束的優化問題的拉格朗日函數為

其中，λ＝[λ₁,λ₂,...,λ_K]^T是非負的拉格朗日乘子矢量，令Λ(p,λ)對p_k,m求導并等于0，則最優p和λ滿足以下等式

其中，t_k,m包含了用戶k對其他用戶造成的干擾，定義為

功率分配解為

式中，[x]⁺表示取0和x兩者中的最大值。