最大化多小区下行加权和速率的单调优化方法

摘要

本发明提供一种最大化多小区下行加权和速率的单调优化方法，属于无线通信技术领域，将加权和速率优化问题看作可达容量域上的单调优化问题，采用判断搜索、顺序分割以及顶点重置等步骤设计单调优化算法。该方法能有效减少可行问题求解次数，降低计算复杂度，提高收敛速度。

主权项

1.一种最大化多小区下行加权和速率的单调优化方法，其特征在于，采用判断搜索、顺序分割以及顶点重置方法，具体包括以下步骤：步骤1）设置系统参数：小区数M，每个小区用户数K_m，第m个基站的天线数T_m，第m个基站的功率约束P_m，其中：m=1,...,M，第n个基站到用户的信道状态信息其中：m,n=1,...,M,k=1,...,K_m，用户的零均值复高斯加性噪声的协方差以及加权系数用户表示第m个小区的第k个用户；步骤2）定义为用户的速率，$R_{m_k}={\log }_2(1+\frac{{\left|h_{m_k,m}^H{w}_{m_k}\right|}^2}{{\Sigma }_{(n,j)\ne (m,k)}{\left|h_{m_k,n}^H{w}_{n_j}\right|}^2+{\sigma }_{m_k}^2})$其中：是用户的波束成形向量，其中：m=1,...,M,k=1,...,K_m，是第n个基站到用户的信道状态信息，其中：m,n=1,...,M,k=1,...,K_m，为第n个小区的第j个用户的波束成形向量，其中：n=1,...,M,j=1,...,K_n，为第m个基站到用户的信道状态信息，其中：m=1,...,M,k=1,...,K_m；构造可达速率向量$K={\Sigma }_{m=1}^M{K}_m$以及加权和速率函数$f\left(r\right)=\underset{m,k}{\Sigma }{\alpha }_{m_k}{R}_{m_k};$步骤3）定义盒子初始化盒子集合其中：b₀的对应用户的第${\Sigma }_{i=0}^{m-1}{K}_i+k(K_0=0)$个元素为${\log }_2(1+P_m{\left|\right|h_{m_k,m}^H\left|\right|}^2/{\sigma }_{m_k}^2);$设置算法收敛门限η以及线搜索精度δ；步骤4）初始化最优加权和速率的上界f_max以及下界f_min，其中：f_max=f(b₀)，f_min=max(α·b₀)其中：α为加权系数向量，步骤5）从集合中选择满足f(b)=f_max的盒子[a,b]，检测a是否为可达容量域内的点，即求解可行问题步骤6）若可行问题可行，对[a,b]进行判断搜索，得到分割点r；若可行问题不可行，则更新集合上界然后返回步骤5）；步骤7）以分割点r对[a,b]进行顺序分割，得到K个新的盒子[a⁽ⁱ⁾,b⁽ⁱ⁾]，i＝1,...,K，更新集合其中：步骤8）对于集合中的每一个盒子[a,b]，计算f(b)；若f(b)>f_min，重置顶点a，其中，${\tilde{a}}_i=b_i-\min (\frac{f\left(b\right)-f_{\min }}{{\alpha }_i(b_i-a_i)},1)\times (b_i-a_i),$i=1,...,K其中，为重置后a的第i个元素，a_i为重置前a的第i个元素，b_i为b的第i个元素，α_i为加权系数向量的第i个元素；若f(b)≤f_min，将[a,b]从集合中移除，即步骤9）重新设置上界步骤10）检验上下界差值或相对差值，如果f_max-f_min>η或(f_max-f_min)/f_min>η，返回步骤5），否则算法截止，输出f_min，f_max，r_min。