[发明专利]一种基于MIMO‑VFDM的多用户认知网络预编码优化方法

权利要求书

1.一种基于MIMO-VFDM的多用户认知网络预编码优化方法，VFDM为范德蒙子空间频分复用，其特征在于包括下述步骤：

步骤1，对SC基站SBS到MC用户MU的整体层间信道矩阵H_SM做奇异值分解得其中，和均是酉矩阵，为对角矩阵，其中，是一个对角矩阵，对角线元素是H_SM的奇异值；

步骤2，分割矩阵V_ctp＝(V₁，V₂)，其中V₂为H_SM零空间的一组标准正交基，设计层间预编码CTP矩阵C＝V₂，得出SBS最大的发送维度J＝(N_T-1)K+N_TL，其中，N_T为SBS天线数，K为MC有效符号长度，L为MC循环前缀长度；

步骤3，将SC层内信道矩阵经层间预编码CTP预编码后的等效信道矩阵按行分裂成N_SU个K×[(N_T-1)K+N_TL]维的子矩阵n＝1，…，N_SU，N_SU表示SC用户数，即其中由的第(n-1)K+1行到nK行的元素构成，表示SC内SBS到第n个SU的等效信道矩阵；

步骤4，将干扰项w_S划分成N_SU个K×1维的子矩阵w_S[i]，i＝1，…，N_SU，即w_S＝(w_S[1]^H，w_S[2]^H，…，w_S[N_SU]^H)^H，其中w_s[i]由w_S的第(i-1)K+1行到iK行的元素构成，表示第i个SU接收到的干扰项；

步骤5，初始化m＝1；

步骤6，计算第m个SU用户层内预编码ITP对应的矩阵零空间的一组标准正交基V_null[m]，包括以下步骤：

i.构造第m个SU的层内等效干扰信道矩阵

其中，是一个[(N_SU-1)K]×[(N_T-1)K+N_TL]维的矩阵，至少有一个N_null[m]维的零空间，其中N_null[m]＝N_TL+(N_T-N_SU)K；

ii.对进行奇异值分解求得的零空间标准正交基V_null[m]，其中，和均为酉矩阵，为对角矩阵，其对角线元素为的(N_SU-1)K个奇异值；则零空间的一组标准正交基V_null[m]＝V_SS[m](：，(N_SU-1)K+1：(N_T-1)K+N_TL)；

步骤7，计算后处理矩阵其中，是w_S[m]的自相关矩阵；

步骤8，求解选取和旋转操作矩阵T[m]，使得第m个SU的信道容量达到最大，包括以下步骤：

i.计算矩阵对X^H[m]X[m]做特征值分解：

XH[m]X[m]=Qxx[m]Λxx[m]QxxH[m];]]>

其中，为酉矩阵，为对角矩阵，其对角线元素为矩阵X^H[m]X[m]的特征值；

ii.矩阵T[m]由Q_xx[m]的前D[m]列构成，即T[m]＝Q_xx[m](：，1：D[m])，其中，D[m]是SU对应的发送维度，当时，D[m]＝N_null[m]，当时D[m]＝K；

步骤9，求第m个SU的优化层内预编码ITP矩阵

步骤10，计算第m个SU的信道容量

C[m]=1K+Llog2|IK+Q[m]H‾SS[m]Vnull[m]T[m]P[m]TH[m]VnullH[m]H‾SSH[m]Q[m]H|,]]>

其中，I_K表示K×K维的单位矩阵，表示发送给第m个SU的信号功率分配矩阵，由注水功率算法获得P[m]；

步骤11，m加1，重复步骤6～11，直到m＝N_SU优化设计完成。