一种交替优化和速率最大化多点协作波束成形方法

摘要

本发明公开了一种单基站功率约束的和速率最大化多点协作波束成形和功率分配方法，该方法首先将和速率最大化问题转换为满足最低速率要求的发射功率最小化问题；其次利用二阶锥规划优化方法求解发射功率最小化问题，获得发射波束向量和发射功率；然后将所获得的波束矢量作为常量，将和速率最大化优化问题转化成单输入单输出通信网络的和速率最大化优化问题，并利用凸近似方法和几何规划优化方法求解和速率最大化优化问题，获得给定发射波束矢量时的和速率最大化的发射功率。相比于现有和速率最大化多点协作波束成型方法，所提方法计算复杂度低，而且所提方法所得的和速率很逼近穷举方法搜索到的最优和速率。

主权项

1.一种交替优化和速率最大化多点协作波束成形方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）.初始化发射波束矢量得到该发射波束矢量的初始值初始化发射功率获得初始发射功率值利用波束矢量发射功率及计算公式初始化可行信干噪比获得初始可行信干噪比利用初始可行信干噪比及计算公式初始化和获得初始辅助变量和为为基站b的发射波束矢量；为基站b的发射功率；为为用户u的信干噪比，计算公式为为为用户u的速率近似辅助变量，计算公式为：为为用户u的速率近似辅助变量，计算公式为：K为协作基站的数量；n为算法迭代次数，初始值为0；u为用户编号；b为基站编号；b=u表示用户u的服务基站为基站b；b≠u表示用户u的服务基站不是基站b，即为干扰基站；表示b=1,……,K；表示u=1,……,K；2）.利用和二阶锥规划方法优化求解优化问题：获得优化问题的解计算波束矢量和临时发射功率h_u，b为基站b到用户u的信道系数；为用户u的噪声方差；h_u，b^H表示h_u，b的共扼转置运算；为为基站b的临时发射波束矢量；表示基站b的最优解波束矢量；P_b为基站b的最大发射功率约束；p_b为基站b的发射功率；为基站b的临时发射功率；3).利用发射波束矢量辅助变量和几何规划优化方法求解优化问题：s.t.0≤p_b≤P_b,获得其最优解4).利用发射波束矢量和发射功率更新可行的信干噪比并更新辅助变量和5).如果成立，则输出发射波束矢量和发射功率否则回到步骤3）；ξ为预先设定的精度要求。