1.一种波束成形天线选择分组算法联合设计优化方法,其特征在于:该方法包含如下步骤:S1:对该应用场景下的各节点接收端和发送端的表达式进行一一列举,找出与吞吐量表达式直接相关的元素;
S2:假定天线分组已固定,采用最大广义特征值分别求出对于源节点A、B的最优波束成形矢量,并利用矢量映射定理,得到整个系统最优波束成形矢量;
S3:根据最优波束成形矢量进行天线分组方案计算,得出最优的系统和吞吐量;
所述步骤S1中与吞吐量表达式直接相关的元如下:
中继端发送信号R:
其中,ω=[ω1,ω2,…,ωM]T为波束成形矢量,PA、PB、PR分别表示源节点A、B以及中继节点R的发送功率, 表示天线合集Φ中中继R与源节点A天线间的信道系数矢量, 表示天线合集Φ中中继端R与源节点B天线间的信道系数矢量,SA表示源节点A的发送信号,SB表示源节点B的发送信号,Φ表示天线传输子集, 表示中继端自干扰消除后残余干扰的加性高斯白噪声,表示自干扰消除系数,uR~CN(0,σuR2), 表示天线子集Φ接收到的噪声;
节点A接收信号:
其中,hAR表示源节点SA到中继节R接收天线之间的信道矢量, 表示天线合集Φ中中继R与源节点A天线间的信道系数矢量,nA表示源节点A的加性高斯白噪声, 表示节点A自干扰消除后残余干扰的加性高斯白噪声,且uA~CN(0,σuA2);
节点B接收信号:
其中,hBR表示源节点SB到中继节R接收天线之间的信道矢量, 表示天线合集Φ中中继端R与源节点B天线间的信道系数矢量,nB表示源节点B的加性高斯白噪声, 表示节点B自干扰消除后残余干扰的加性噪声,其中uB~CN(0,σuB2);
系统和吞吐量:
C=log(1+rA)+log(1+rB)
其中,rA表示源节点A的信噪比,rB表示源节点B的信噪比:系统和吞吐量:
C=log(1+rA)+log(1+rB)
从上面分析过程可以看出,系统和吞吐量与波束成形矢量ω以及天线分组方案,即为天线子集Φ和天线子集Ψ的划分策略有关,通过联合优化波束成形矢量ω和天线分组能够达到提高系统和吞吐量的目的;
步骤S2中采用最大广义特征值分别求出对于源节点A、B的最优波束成形矢量,并利用矢量映射定理,得到整个系统最优波束成形矢量,满足:其中, 表示共轭转置,*表示转置;
步骤S3具体包含如下步骤:
S31:初始化矩阵hAR和hBR,初始化天线传输子集Φ、天线能量子集Ψ;
S32:搜索信道矩阵所有行,将同根天线的信道矢量取范数并相加;
S33:比较每根天线的范数和大小,并对天线进行编号,找出使得范数和最大的天线,并将其移入天线传输子集Φ,其余天线归入天线能量子集Ψ;
S34:计算此时的系统和吞吐量C1,并令系统最大吞吐量Cmax=C1;
S35:将天线能量子集Ψ中范数和最大的天线移入天线传输子集Φ中,计算此时的系统和吞吐量C2,并令系统最大吞吐量Cmax=max(C1,C2);
S36:判断天线能量子集Ψ中的剩余天线数是否为1,若是则结束,并得出Cmax,若否则执行S35。