一种基于用户子集选择的多播波束成形并行计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于用户子集选择的多播波束成形并行计算方法，涉及无线通信信号处理技术领域。本发明专利技术采用信道半正交化方法对多播组内用户进行排序，按序枚举候选的瓶颈子集，并行计算子集对应的波束成形因子，最终比较所有候选子集得到信噪比最优的子集和相应波束成形因子。本发明专利技术降低波束成形优化问题的维度，优化波束成形因子，使之偏向多播组内的瓶颈用户，进而提升多播性能。进而提升多播性能。进而提升多播性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于用户子集选择的多播波束成形并行计算方法


[0001]本专利技术涉及无线通信信号处理
，尤其涉及一种基于用户子集选择的多播波束成形并行计算方法。

技术介绍

[0002]物理层多播波束成形支持发送端面向一组特定用户发送相同信息，因而具有较高通信效率，受到广泛研究与应用。其关键在于合理设计多播波束成形因子，对天线阵元进行馈电幅度和相位调整，使之适应用户信道状态，形成既定指向上的波束。多播组波束成形因子的求解由于其非凸性，被证明是NP
‑
难问题。针对单组多播场景下的波束成形因子优化问题，目前常见的解决方法是基于半正定松弛(Semi
‑
definite Relaxation,SDR)和高斯随机化(Gaussian randomization)的方法来得到修正的波束成形因子。另外，连续线性凸近似(Successive Linear Convex Approximation,SLA)算法被认为是当前性能最佳算法，SLA对非凸约束一阶泰勒展开将原问题转化为近似凸问题，进而用迭代方法求解直至问题收敛至KKT(Ka本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于用户子集选择的多播波束成形并行计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、多播波束成形优化问题转化为用户子集选择问题；步骤2、基于信道半正交化的用户排序与候选子集生成；步骤3、计算候选子集的波束成形因子及可获取信噪比；步骤4、从候选子集中选择信噪比最优的子集合及相应波束成形因子。2.如权利要求1所述的基于用户子集选择的多播波束成形并行计算方法，其特征在于，所述步骤1中单用户组多播场景包含一个含M个发射天线的发送端和一组单天线用户集合将最大最小信噪比形式的多播波束成形问题转换为如下用户子集选择问题：题：题：上式，表示限制多播组性能的瓶颈用户集合，剩余用户集合为表示限制多播组性能的瓶颈用户集合，剩余用户集合为和分别表示波束成形因子和第k个用户的信道向量。3.如权利要求2所述的基于用户子集选择的多播波束成形并行计算方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：步骤2.1、设置第一个用户为：计算第一个用户相应的基向量步骤2.2、对剩余用户，分别计算每个用户在子空间{v1，...，v
i
‑1}的投影：选出在前i
‑
1个用户张成的信道空间上投影最小的用户作为第1个用户张成的信道空间上投影最小的用户作为第个用户，即计算第i个用户相应的基向量步骤2.3、将剩余用户按照信道增益值递增排序；步骤2.4、按照上述排序，按序枚举用户数目不大于信道空间自由度的候选用户子集合即且子集内用户的信道向量线性无关；令表示所有候选用户子集的集合。4.如权利要求3所述的基于用户子集选择的多播波束成形并行计算方法，其特征在于，所述步骤3对于所有的候选用户子集合分别求对应子集合可以获得的信噪比增益，具体而言，对于候选子集对应的波束成形因子w
(l)
计算包括以下步骤：
步骤3.1、将所述步骤1的问题的第一个约束条件转换为线性方程其中定义一个列向量瓶颈子集的信道矩阵为(简化表示为H)；求解瓶颈子集对应的波束成形因子w
(l)
可表示为以下优化问题：可表示为以下优化问题：可表示为以下优化问题：步骤3.2、对所述步骤3.1的问题第一个约束条件中的H
*
作LU分解，则问题的目标函数最大化SNR
cq(l)
可通过求解以下优化问题对应的优化向量b
(l)
获得：步骤3.3、根据子集及所述步骤3.2得到的方向向量b
(l)
，通过线性运算得到波束成形因子w
(l)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玲亚，简继航，王易因，关新平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：