[发明专利]一种基于速率拆分传输的预编码及公有消息速率分配方法

说明书

本发明公开了一种基于速率拆分传输的预编码及公有消息速率分配方法，该方法首先建立最小用户可达速率最大化模型，然后使用WMMSE方法对最小用户可达速率最大化模型进行转化，之后使用交替优化迭代求解优化模型；在迭代求解的过程中，目标函数的值会随着迭代次数的增加而增大，而功率约束的存在会使得算法逐渐收敛；当满足收敛条件时，迭代终止，此时得到的预编码和公有速率分配矢量就为最小用户可达速率最大化模型的解，否则继续下一次迭代；采用本发明方法，在相同的功率约束条件下，相比于传统的SDMA和NOMA传输方案，基于速率拆分传输方案可以取得最大的最小用户可达速率。

技术领域

本发明涉及移动通信系统领域，特别是涉及一种基于速率拆分传输的预编码及公有消息速率分配方法。

背景技术

多用户MIMO传输虽然能够有效提高系统的分集增益和复用增益，但用户间的干扰会严重影响到系统的性能。相关文献表明，速率拆分多址接入RSMA能够有效处理多用户及多小区干扰。目前已有的研究多是从系统加权和速率的角度说明RSMA的优越性，很少关注每个用户的性能提升。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于速率拆分传输的预编码及公有消息速率分配方法，所提方法首先建立最小用户可达速率最大化模型，然后使用WMMSE方法对最小用户可达速率最大化模型进行转化，之后使用交替优化迭代求解优化问题。该最小用户可达速率最大化模型适合两用户多输入单输出系统的应用。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于速率拆分传输的预编码及公有消息速率分配方法，包括如下步骤：

步骤S1、建立最大化最小用户可达速率模型，简记为模型-0，该模型表述为：

受限于

C₁+C₂≤R_c

C₁≥0,C₂≥0

tr(WW^H)≤P_T

公式中，W是发射端的预编码矩阵，c是公有消息速率分配矢量，是用户k的总传输速率，表达式为C_k为c的第k列元素，表示用户k公有部分消息对应的可达速率，R_k为用户k专有部分消息对应的可达速率，表达式为R_k＝log₂(1+γ_k)，γ_k为用户k专有消息的信干噪比，表达式为h_k为基站和用户k之间的信道状态信息，(·)^H表示共轭转置，为加性高斯白噪声的方差，w_k和w_j均为预编码矩阵W的列向量，分别表示用户k和用户j专有消息的预编码矢量，j≠k且j,k＝1,2；P_T为基站端总的发射功率；

步骤S2、引入辅助变量t，令将模型-0转换为模型-1，所述模型-1为：

受限于

C_k+R_k≥t,k＝1,2

C₁+C₂≤R_c

C₁≥0,C₂≥0

tr(WW^H)≤P_T

步骤S3、对模型-1进行求解，具体过程如下：