基于信道估计误差网络鲁棒性波束成形设计方法

摘要

本发明公开了一种基于信道估计误差网络鲁棒性波束成形设计方法，主要解决了有用信道和干扰信道同时存在不确定性模型难以求解的问题，其具体过程为：(1)初始化所要设计用户的波束向量相关矩阵Q₁，构建速率最大的优化目标方程；(2)将目标方程转化为分步迭代的子问题；(3)对每个子问题进行求解；(4)循环(2)-(3)，直到得到最优相关矩阵Q₁(5)对最优的Q₁采用秩1分解，得到最优的波束向量v₁。本发明能够自适应信道状态误差，有效地提升用户的速率，本发明可用于在信道估计误差和干扰同时存在的情况下发送端鲁棒性波束成形的设计，也可用于在信道状态有估计误差情况下多用户多输入单输出系统(MISO)鲁棒性波束设计。

主权项

1.基于信道估计误差网络鲁棒性波束成形设计方法，包括如下步骤：(1)初始化所要设计用户发送端波束向量相关矩阵Q₁，通过信令交互获取干扰端波束向量v_l(l＝2，…，L)，令Q_l=v_lv_l^H，其中(·)^H表示哈密顿转置，表示复数域中维度为M_l×1的向量，M_l为第l个干扰端的发送天线数，初始化φ=0；(2)构建收端最大化速率目标方程$\begin{array}{c}\underset{v_1}{\max }\underset{e}{\min }\log (1+\frac{({\tilde{h}}_1+e)Q_1{\left({\tilde{h}}_1\right)}^H}{1+\underset{l=2}{\overset{L}{\Sigma }}({\tilde{h}}_l+e)Q_l{({\tilde{h}}_l+e)}^H})\\ s.t.\begin{array}{c}\mathrm{tr}\left(v_1{v}_1^H\right)\le P\\ \left|\right|e\left|\right|\le ϵ\end{array}\end{array}$其中P为设计用户的发送功率，为等效信道的估计值，满足为信道的真实状态，δ²为噪声功率，e为估计误差，表示矩阵的迹，||·||指范数，ε为估计误差半径；(3)令φ=φ+1，计算${\xi }^{\left(\phi \right)}=\underset{e}{\min }\frac{f(Q_1^{(\phi -1)},e)}{g\left(e\right)}$其中，$f(Q_1,e)=1+\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}({\tilde{h}}_l+e)Q_l{({\tilde{h}}_l+e)}^H,$$g\left(e\right)=1+\underset{l=2}{\overset{L}{\Sigma }}({\tilde{h}}_l+e)Q_l{({\tilde{h}}_l+e)}^H;$(4)利用上一步得到的ξ^(φ)，计算如果得到最优的Q₁，退出循环，否则，更新Q₁，执行(3)；(5)获得最优的Q₁，采用矩阵的秩1分解，得到输出v1。