[发明专利]最大化多小区下行加权和速率的单调优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信技术领域的方法，具体是一种最大化多小区下行加权和速率的单调优化方法。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的飞速发展，无线通信大业务量、高速率和高频谱效率的要求日益迫切。在下一代无线通信系统中，频率复用因子为1，存在严重的同信道干扰。多小区下行协作传输是一项有效抑制同信道干扰提高系统性能的重要技术。在不同的设计准则中，加权和速率最大化是一个研究的热点，获得了学术界和产业界的很多关注。然而，由于多小区系统的容量域未定，达到加权和速率的全局最优解非常困难，目前更为实用的方法是采用单用户检测进行协作传输设计。

现有技术中公开了L.Venturino,N.Prasad,and X.Wang的文献“Coordinated linear beamforming in downlink multi-cell wireless networks(多小区无线网络的下行协作线性波束成形),”IEEE Transactions on Wireless Communications,vol.9,no.4,pp.1451–1461,Apr.2010，它提出了基于优化问题的Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件的ICBF（Iterative Coordinated Beam-Forming）算法。Q.J.Shi,M.Razaviyayn,Z.Q.Luo,and C.He的文献“An iteratively weighted MMSE approach to distributed sum-utility maximization for a MIMO interfering broadcast channel(MIMO干扰广播信道和利用率最大化的分布式迭代加权最小均方误差方法),”IEEE Transactions on Signal Processing,vol.59,no.9,pp.4331–4340,Sept.2011，公开了利用加权和均方误差和加权和速率的关系设计迭代的WMMSE（Weighted Minimum Mean Square Error）算法。

但是，采用单用户检测的可达容量域仍然是非凸的，对于MISO系统，R.Zhang and S.G.Cui的文献“Cooperative interference management with MISO beamforming(MISO波束成形协作干扰管理),”IEEE Transactions on Signal Processing,vol.58,no.10,pp.5454-5462,Oct.2010，证明了波束成形的最优性并给出了刻画可达容量域的方法。虽然已经有了一些方法可以保证得到帕累托最优解（Pareto optimal solution），达到全局最优还是非常具有挑战性，需要设计合理有效的搜索算法。

L.Liu,R.Zhang,and K.Chua的文献“Achieving global optimality for weighted sum-rate maximization in the K-user Gaussian interference channel with multiple antennas(逼近多天线K用户干扰信道加权和速率全局最优解),”IEEE Transactions on Wireless Communications,vol.11,no.5,pp.1933–1945,2012，将加权和速率优化问题从可达容量域的角度看作一个单调优化问题并采用outer polyblock approximation算法以及现有文献中公开的rate profile技术搜索全局最优解。E.Bjornson,G.Zheng,M.Bengtsson,and B.Ottersten的文献“Robust monotonic optimization framework for multicell MISO systems(多小区MISO系统的鲁棒单调优化架构),”IEEE Transactions on Signal Processing,vol.60,no.5,pp.2508–2523,2012，提出了一种分支约减定界（branch-reduce-and-bound，BRB）算法，比outer polyblock approximation算法具有更快的收敛速度，但是当用户数较多时收敛仍然很慢。

发明内容