[發(fā)明專利]一種基于最小化加權均方誤差準則的符號級預編碼方法

在審

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• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115733529A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設計）人: 王聞今;王亞飛;金石;房天昊;侯宏衛(wèi)
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種基于最小化加權均方誤差準則的符號級預編碼方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1，在無線通信傳輸系統(tǒng)中，基站通過上行信道收集信道狀態(tài)信息并獲取用戶的發(fā)射符號信息；

步驟2，在已知用戶發(fā)射符號的基礎上，約束目標信號在用戶符號的有利干擾區(qū)域內，以最小化用戶待解調接收信號與目標信號的加權均方誤差作為目標函數，得到預編碼設計優(yōu)化問題；

步驟3，對用戶符號的有利干擾區(qū)域進行通用設計，從而將預編碼設計優(yōu)化問題轉化為非負最小二乘形式的優(yōu)化問題；

步驟4，根據用戶符號中無法優(yōu)化的內部符號點對預編碼設計優(yōu)化問題進行低復雜度預處理，從而降低求解此優(yōu)化問題所需的計算復雜度；

步驟5，求解低復雜度預處理后的非負最小二乘形式的優(yōu)化問題得到符號級預編碼方案。

2.根據權利要求1所述的一種基于最小化加權均方誤差準則的符號級預編碼方法，其特征在于：所述步驟1中無線通信傳輸系統(tǒng)為MISO系統(tǒng)，基站端配多天線，小區(qū)內存在多個單天線終端；上行信道中收集的信道狀態(tài)信息為完美的信道狀態(tài)信息，且基站已知的用戶發(fā)射符號使用正交幅度調制和相移鍵控調制。

3.根據權利要求2所述的一種基于最小化加權均方誤差準則的符號級預編碼方法，其特征在于：所述步驟2中的有利干擾區(qū)域被定義為相較于原符號點星座圖上誤符號率更低的區(qū)域，通常為邊界星座點的向外延伸區(qū)域；頻移鍵控調制符號的有利干擾區(qū)域為星座點向外延伸的錐形區(qū)域，正交幅度調制符號的有利干擾區(qū)域分三種：第一種是側邊外部符號的有利干擾區(qū)域為其向外延伸的直線范圍，第二種是對角符號的有利干擾區(qū)域為其向外延伸的方形區(qū)域，第三種是內部符號點有利干擾區(qū)域為它本身；有利干擾區(qū)域有小于等于兩條數量的邊界，基站根據用戶的發(fā)射符號確定標準化后的有利干擾區(qū)域邊界。

4.根據權利要求3所述的一種基于最小化加權均方誤差準則的符號級預編碼方法，其特征在于：所述步驟(2)中的用戶待解調接收信號表示為：

其中，h_k是基站到用戶k的頻域信道矩陣，維度為N×1，u為基站的發(fā)射信號，維度為N×1，n_k為零均值方差為σ²的加性高斯白噪聲，意為元素k屬于集合中，K為小區(qū)用戶數，N為基站發(fā)射天線數；當使用高階調制時，接收端需要對接收信號進行重縮放處理從而進行正確的解調，因此引入了a_k和γ，其中代表預先確定的接收端處理系數(非零復數)，是預編碼方案中的增益因子，用于縮放信號以滿足符號級發(fā)射功率約束P_T是基站側符號級的發(fā)射功率約束；用戶k的目標信號被定義為目標信號被約束在用戶k的發(fā)送符號s_k的有利干擾區(qū)域內表示為：在已知用戶符號信息的基礎上，用戶k接收信號與目標信號的加權均方誤差可以表示為：

其中ω_k為用戶k的權重，為對n_k取期望，|·|為對復數取模值；將發(fā)射信號u表示為u＝γx，其中為符號級功率縮放因子，x為不受功率約束的發(fā)射信號；進而構造新的對角矩陣A、Ω和向量n、如下

A＝diag{a₁,a₂,...,a_K}

Ω＝diag{ω₁,ω₂,...,ω_K}

n＝[n₁,n₂,...,n_K]^T

其中diag{...}意為將括號內元素作為對角元素組成對角矩陣，A為接收端處理系數組成的對角矩陣，Ω為用戶權重組成的對角矩陣，n為接收端噪聲組成的向量，為接收端目標信號組成的向量；于是最小化待解調接收信號與目標信號的加權均方誤差的預編碼設計優(yōu)化問題可以表示為：

其中||·||₂為對向量取二范數，意為對矩陣Ω中的元素開方，意為對噪聲取期望，意為以x和作為變量最小化目標函數；s.t.意為對變量的約束。