[发明专利]基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法及系统

权利要求书

1.一种基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法，其特征在于，所述基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法包括：

在大规模天线系统中，同时考虑用户间干扰、每个用户多数据流间干扰以及噪声，建立基于最大化单位功率传输速率的能量效率模型；

基于所述能量效率模型，通过块对角化算法求解出最优的无约束模拟预编码矩阵和最优的无约束模拟结合码矩阵；

对所述最优的无约束模拟预编码矩阵和最优的无约束模拟结合码矩阵进行量化并添加恒模约束，得到最优模拟预编码矩阵和最优模拟结合码矩阵；

固定所述最优模拟预编码矩阵和最优模拟结合码矩阵，通过凸优化算法求解出最优基带预编码矩阵和最优基带结合码矩阵；

其中，所述基于最大化单位功率传输速率的能量效率模型，表示为：

Ρ1：

s.t.

其中，F_RF表示模拟预编码矩阵，F_BB表示基带预编码矩阵，W_RF表示模拟结合码矩阵，W_BB表示基带结合码矩阵，P_total表示总功耗；

表示单位带宽的总频谱效率，log₂(|1+γ_k,i|)表示每个数据流的频谱效率，Γ_ki表示满足用户QoS需求的最小速率阈值，γ_k,i表示用户k的第i个数据流的信噪比；表示模拟预编码恒模约束，N_BS表示基站天线数，M_BS表示基站射频链路数；表示模拟结合码恒模约束，N_MS表示用户天线数，M_MS表示每个用户的射频链路数；K表示用户数，N_s表示每个用户接收到的数据流数，P表示最大总发射功率；

所述用户k的第i个数据流的信噪比γ_k,i，表示为：

其中，表示用户k期望接收的数据流的功率；

表示用户k所接收的不同数据流间的干扰功率；

表示用户k所接收到的不同用户间的干扰功率；

表示用户k所接收到的噪声功率；

表示第k个用户的第i个数据流的基带结合码矩阵，表示用户k的模拟结合码矩阵，H表示信道，H_k表示用户k的信道，F_RF表示模拟预编码矩阵，F_BB(:,ki)表示第k个用户的第i个数据流的基带预编码矩阵；

其中，表示基带预编码矩阵；

表示模拟结合码矩阵；

表示基带结合码矩阵，

表示第k个用户的基带结合码矩阵；

所述总功耗P_total，表示为：

其中，P_RF表示每条射频链路的功耗，P_c表示除去射频链路之外，基站其余部分的总功耗，α表示功率放大因子。

2.如权利要求1所述的基于能量效率的多用户多流的下行混合预编码方法，其特征在于，所述通过凸优化算法求解出最优基带预编码矩阵和最优基带结合码矩阵，包括：

首先采用Dinkelbach method转换所述能量效率模型，然后通过加权均方误差和频谱效率的等效关系，将转换后的能量效率模型进一步转为凸函数模型，最后采用块协调下降算法，基于转换出的凸函数模型迭代求出最大的能量效率，以及最优基带预编码矩阵和最优基带结合码矩阵。