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专利号: 2016112445541
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.多用户MIMO干扰系统中基于双层预编码的迭代干扰对齐方法,其特征在于,该方法的主要包括以下几个步骤:步骤一:初始化预编码矩阵Vk并给相关参数α,ξ和M赋值;α表示终止迭代的用户平均干扰功率门限值,ξ表示梯度下降法寻优结束的门限值,M表示预先设置的最大迭代次数;

步骤二:设计发射端k的内层预编码矩阵 的上标i表示英文inner的首字母;将分割成两个子矩阵 和 进行分别求解,k∈{1,2,...,K}表示发射端序号,K为系统内包含的用户数;

步骤三:设计外层预编码矩阵 令 满足 其中 表示对角元素为的d维对角矩阵, 为待求量,T表示对矩阵求转置,k∈{1,2,...,K}表示发射端序号,K为系统内包含的用户数,d表示用户的期望信号数据流数, 的上标o表示英文outer的首字母;

再构造表示发射端k对非期望用户的总泄漏干扰的代价函数 并将 的求解转化成的约束最小化问题;对发射端k和用户j,仅当k=j时,它们互为期望用户端和期望发射端,j∈{1,2,...,K}表示用户的序号;

步骤四:在用户端设计接收矩阵来最小化该用户接收的泄漏干扰;

步骤五:重复步骤二到步骤四,直到用户的平均干扰功率低于其门限值或迭代次数达到预先设置的最大值,M表述预先设置的最大迭代次数;

所述步骤三中的再构造表示发射端k对非期望用户的总泄漏干扰的代价函数 并将 的求解转化成 的约束最小化问题,具体是:首先,构造表示发射端k的总泄漏干扰的代价函数 由外层预编码矩阵其中 表示对角元素为 的d维对角矩阵, 为待求量,T表示对矩阵求转置,d表示用户的期望信号数据流数,可知 等价于 具体表示如下:

其中 为内层预编码矩阵,Hjk表示发射端k到用户j的信道, 表示求矩阵·的Frobenius范数的平方,这里 和 的上标o和i分别表示英文outer和inner的首字母,Uj表示用户端j的接收矩阵,j∈{1,2,...,K};

接着,将 的求解等价于代价函数的约束优化问题,并将其表示如下:表示求 的最小值及与之对应的 的取值,s.t为英文subject to的缩写。

2.根据权利要求1所述方法,其特征在于:所述步骤三中,在 未知的情况下,消除发射端的部分泄漏干扰,其原理如下:对发射端k,Hjk都是干扰信道,其中Hjk表示发射端k到用户j的信道,即发射端k通过信道Hjk对用户j造成干扰,其中j∈{1,2,...,K}表示用户序号,且j≠k;令 则其将表示成则

其中,其中 0n×m表示n×m维的零矩阵,因此, 不仅能实现迭代干扰消除过程的快速收敛,而且可针对性的设计内层预编码矩阵来减小期望信号的削减。

3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述步骤二在内层预编码 设计阶段,在发射端k,首先将 分割成两个子矩阵 和其中 并且 表示Nt维单位阵,Nt表示发射端

配置的天线数;d表示用户的期望信号数据流数;

设计 使 满足下式

其中Hkk表示发射端k到用户k的信道;

通过联合求解上式,得到

其中null(·)表示求矩阵·的正交归一化零空间。

4.根据权利要求3所述方法,其特征在于:在求解外层预编码矩阵 对应的 的过程中,采用最陡梯度下降法求解代价函数 的优化问题,并在决定能否找到最优解的关键步骤即梯度下降步长的选择上,利用具有自适应调节功能的Armijo算法。

5.根据权利要求1所述方法,其特征在于:步骤四在用户端设计接收矩阵来最小化该用户接收的泄漏干扰,具体操作为:将接收端j的干扰抑制接收矩阵Uj设计为干扰协方差矩阵Qj的d个最小特征值对应的特征向量,d表示用户的期望信号数据流数,j∈{1,2,…,K}表示用户的序号,K为系统内包含的用户数;Qj可具体表示如下:其中P表示发射端的发送功率,Hjk表示发射端k到用户j的信道,k∈{1,2,…,K}表示发射端的序号,H表示对矩阵求共轭转置。