[发明专利]适用于多波束卫星通信系统的高能效鲁棒预编码方法

权利要求书

1.一种适用于多波束卫星通信系统的高能效鲁棒预编码方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)引入随机变量表示信道相位不确定性，将实际信道矢量表示为估计信道矢量与信道相位误差矢量的哈达玛乘积；其中引入的随机变量表示为其中表示实值高斯分布，为相位误差的方差，I为单位矩阵，下标i表示用户组中的用户编号；

(2)对用户速率关于上述随机变量求数学期望取用户组内最小值除以该组总功耗得到用户组的能量效率下标k∈{1,...,K}，K为用户组数，B为带宽，SINR_i,k为第k个用户组中第i个用户的信干噪比，ξ为常数，Tr(·)表示矩阵的迹，w_k为用户组的预编码矢量，上标H表示共轭转置，P₀表示每个用户组的基本功耗；为第i个用户的信道相关阵，为估计信道矢量；w_l为用户组的预编码矢量，N₀为噪声方差；

(3)构建总功率最小化的鲁棒预编码优化设计问题，所述优化设计问题的优化目标为约束条件为每个用户组能量效率EE_k均大于某一能效门限值E_k；

(4)引入数学期望近似和半正定松弛，将原始优化问题转化为凸规划差分问题；其中将数学期望近似为转化后的凸规划差分问题表示为：

其中f_k(W)和g_k(W)都是关于W的凹函数；

(5)利用序贯优化方法将凸规划差分问题转化为标准的凸优化问题，求解此凸优化问题得到半正定松弛下的最优解，即原始优化问题的次优预编码矩阵；其中使用序贯优化方法转化后的问题表示为：

其中λ为迭代次数，

(6)采用高斯随机化方法进行功率再分配，得到每个用户组满足秩一条件的预编码矢量。

2.根据权利要求1所述的适用于多波束卫星通信系统的高能效鲁棒预编码方法，其特征在于，将所述步骤(3)中每个用户组能效均大于某一能效门限值的约束等价为每个用户组中每个用户能效均大于上述能效门限值的约束。

3.根据权利要求1所述的适用于多波束卫星通信系统的高能效鲁棒预编码方法，其特征在于，所述步骤(6)中利用高斯随机化方法进行功率再分配包括：对所述次优预编码矩阵进行特征值分解，生成对应的高斯候选预编码矢量，对于多次高斯随机化过程，再次利用序贯优化方法将重新分配功率的总功率最小化问题转化为凸优化问题，在所获得的高斯随机化结果中选择最优解对应的功率分配矢量，进而获得最终的预编码矢量。