[发明专利]多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法

权利要求书

1.多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，预编码设计方法包括以下步骤：

(1)建立各用户的基于精细化波束的后验信道模型，并据此建立逐基站功率约束的多小区协作大规模MIMO加权遍历和速率最大化问题；

(2)将逐基站功率约束的多小区协作大规模MIMO加权遍历和速率最大化问题转化为逐基站功率约束的虚拟MIMO加权遍历和速率最大化问题；

(3)将逐基站功率约束的虚拟MIMO加权遍历和速率最大化问题转化为满足逐基站功率约束的黎曼子流形上的加权遍历和速率最大化问题；

(4)在MM算法框架内，将求解满足逐基站功率约束的黎曼子流形上的加权遍历和速率最大化问题转化为迭代求解满足逐基站功率约束的黎曼子流形上的加权遍历和速率的替代函数的最大化问题；

(5)在黎曼块坐标下降法框架内，在不同基站间交替求解满足逐基站功率约束的黎曼子流形上的加权遍历和速率的替代函数的最大化问题，得到多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码迭代设计。

2.根据权利要求1所述的多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，基于精细化波束的后验信道模型等于信道估计与基于精细化波束的统计信道信息的加权和。

3.根据权利要求2所述的多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，基于精细化波束的统计信道信息等于用户侧包含接收舵矢量的矩阵乘以精细化波束域信道矩阵乘以基站侧包含发射舵矢量的矩阵。

4.根据权利要求2所述的多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，精细化波束域信道矩阵等于精细化波束域信道幅度矩阵乘以独立同分布复高斯随机变量组成的随机矩阵，且该随机矩阵的元素为零均值单位方差。

5.根据权利要求1所述的多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，对于一个用户，将每个基站看作一个输入点，进一步考虑所有用户，多小区系统可转化为虚拟MIMO系统。

6.根据权利要求1所述的多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，在矩阵流形优化框架内，将满足逐基站功率约束的各用户的预编码矩阵集合视为欧式空间的黎曼子流形，则建立在欧式空间中的逐基站功率约束的虚拟MIMO加权遍历和速率最大化问题可转化为满足逐基站功率约束的黎曼子流形上的加权遍历和速率最大化问题。

7.根据权利要求1所述的多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，加权遍历和速率的替代函数在满足逐基站功率约束的黎曼子流形上的每一点都最小化加权遍历和速率。

8.根据权利要求1所述的多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，在黎曼块坐标下降法框架内不同基站间交替求解满足逐基站功率约束的黎曼子流形上的加权遍历和速率的替代函数的最大化问题包括以下步骤：

A、对于每一用户，将其预编码矩阵分解为各基站对该用户的预编码矩阵，相应地，将加权遍历和速率的替代函数重构为以各基站对每一用户的预编码矩阵为变量的形式；

B、在矩阵流形优化框架内，对于每个基站，将满足该基站功率约束的各用户预编码矩阵集合视为一个因子流形，计算重构后加权遍历和速率的替代函数在每个因子流形上的黎曼梯度，选出具有最大梯度范数的因子流形；

C、固定除具有最大梯度范数的因子流形以外的其他因子流形上的预编码矩阵，求解重构后加权遍历和速率的替代函数的最大化问题，也即在该因子流形上求解加权遍历和速率的替代函数的最大化问题；

D、重复步骤A-C直至加权遍历和速率收敛或达到指定迭代次数。

9.根据权利要求1所述的多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码迭代设计包括两层迭代：在外迭代中，根据各用户的预编码矩阵更新加权遍历和速率的替代函数；在内迭代中，根据加权遍历和速率的替代函数，交替更新各基站的预编码。

10.根据权利要求1所述的多小区协作大规模MIMO鲁棒预编码设计方法，其特征在于，所述预编码设计为全服务策略或部分服务策略，部分服务策略的预编码设计方法通过扩展全服务策略获得，具体地，在任一属于某一基站服务组的任一用户的全服务策略预编码迭代式中，将不属于该用户服务集群的基站的预编码置零即可得到部分服务策略的预编码迭代表达式。