[发明专利]用于稀疏波束形成设计的系统和方法

权利要求书

1.一种为网络多入多出(MIMO)系统设计稀疏发射波束形成的方法，所述方法包括：

云中央处理器通过优化网络效用函数和系统资源来为所述系统中的多个用户设备(UE)中的每个用户设备动态地形成传输点(TP)聚类，以在发射波束形成中使用；

所述云中央处理器根据所述优化确定每个UE的稀疏波束形成向量；以及

所述云中央处理器向与所述多个UE中的第一UE相关联的所形成的聚类中的每个TP传输消息和第一波束形成系数，其中与所述第一UE相关联的所形成的聚类中的每个TP对应于在与所述第一UE对应的第一波束形成向量中的非零条目。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，动态地且自适应地形成TP聚类包括下述中的一个：最大化具有固定系统资源的效用函数和最小化具有给定用户体验约束的系统资源。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述效用函数包括加权和速率，并且所述系统资源包括发射功率和回程速率。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述聚类包括所述云中央处理器迭代地优化第一函数和第二函数中的一个，其中迭代地优化所述第一函数包括迭代地最小化所需系统资源以支持至少一个期望的用户体验约束，并且其中迭代地优化所述第二函数包括迭代地最大化具有预指定的系统资源约束的用户传输速率的效用函数。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述系统资源包括发射功率和回程速率。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述效用函数是用户速率的加权速率和，并且其中所述预指定的系统资源约束包括发射功率约束和回程速率约束。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，迭代地最大化具有预指定的系统资源约束的用户传输速率的效用函数包括迭代地执行以下操作：

计算最小均方差(MMSE)接收器和对应的MSE；

更新MSE权重；

在固定效用函数和MSE权重下求出最优发射波束形成器；

计算用户设备k的可达传输速率；以及

将固定传输速率和固定权重更新为等于可达传输速率。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，计算所述MMSE接收器和所述对应的MSE包括计算

uk=(ΣjHkwjwjHHkH+σ2I)-1Hkwk,∀k,,]]>

其中u_k是所述MMSE接收器，H_k是从所有所述TP到用户k的信道状态信息，w_j是第j个用户设备的波束形成向量，其中上标H表示矩阵运算中的厄米特转置，是接收噪声功率，以及I是单位矩阵，以及计算

ek=E[||ukHyk-sk||22]=ukH(ΣjHkwjwjHHkH+σ2I)uk-2Re{ukHHkwk}+1]]>

其中e_k是所述对应的MSE，E是期望算子，是用户k的接收波束形成器的厄米特转置，y_k是用户k处的接收信号，以及s_k是用户k的目标数据。