基于多用户双向中继系统的收发器能效优化方法及装置

摘要

本发明涉及一种基于多用户双向中继系统的收发器能效优化方法及装置，属于无线通信技术领域；本发明首先通过综合考虑中继器系统的sum-MSE性能问题和用户节点能耗问题，分别对用户节点预编码器采用OCD方法和中继器波束赋形器采用ADMM算法进行优化设计，获得用户节点预编码矩阵U_k和中继转发矩阵W_r，然后，中继器向用户节点广播所有的预编码矩阵，使各用户节点获知自己的U_k，最后中继器W_r根据进行波束赋形，各用户节点根据自己的U_k进行信息的发送与接收。对比现有技术，本发明实现过程简单、收敛性能良好，可以很好的改善中继系统的能效，降低用户源节点的能耗，让用户源节点工作时间更长久，使双向中继器更加节能。

主权项

一种基于多用户双向中继系统的收发器的能效优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、各源节点接入无线中继网络，向中继器反馈各源节点信道SNR信息；步骤2、中继器获得各源节点用户信息，根据各源节点信息获得源节点权重参数λ_k；初始化中继转发矩阵W_r、用户π(j)的预编码矩阵U_π(j)；测量确定用户K与中继器中间的信道系数矩阵H_kr、中继器与用户π(j)的信道系数矩阵G_rπ(j)；根据场景确定上行信道噪声矩阵n_r、方差为下行信道噪声矩阵n_D，π(j)、方差为其中，k,π(j)∈[1，N]，d为用户发送的数据流数，M_t为源节点发射天线数，M_r为中继器接收天线数，M_d为中继器发射天线数，N表示用户数目；步骤3、中继器根据下式计算所有用户接收终端最优滤波矩阵A_j：$\begin{array}{c}{A}_j{=U}_{\pi \left(j\right)}^H{H}_{\pi \left(j\right)r}^H{W}_r^H{G}_{\mathrm{rj}}^H\left({\sigma }_r^2{G}_{\mathrm{rj}}{W}_r{W}_r^H{G}_{\mathrm{rj}}^H\right)\\ +{\sigma }_{D,\pi \left(j\right)}^{2}I+\underset{k=1,k\ne j}{\overset{N}{\Sigma }}{G}_{\mathrm{rj}}{W}_r{H}_{\mathrm{kr}}{U}_k{U}_k^H{H}_{\mathrm{kr}}^H{W}_r^H{G}_{\mathrm{rj}}^H{)}^{-1}\end{array};$式中，I表示单位矩阵，(·)^H表示共轭转置，A^‑1表示矩阵A的逆矩阵；步骤4、中继器对各源节点预编码矩阵U_π(j)采用OCD方法进行优化；步骤5、中继器对中继端中继转发矩阵W_r采用ADMM方法进行优化；步骤6、判断是否达到系统性能需求，如果是，转步骤7；否则，中继器更新源节点预编码矩阵和中继转发矩阵参数，重复执行步骤3‑6，直至达到系统性能需求；步骤7、中继器广播各源节点预编码矩阵；同时根据中继转发矩阵进行波束赋形调整；步骤8：源节点获得各自预编码矩阵，根据预编码矩阵进行信息发送、接收。