[发明专利]VLC MU-MISO系统下行波束成型方法、装置及VLC MU-MISO系统

权利要求书

1.一种VLC MU-MISO系统下行波束成型方法，首先通过对波束成型矩阵优化模型进行优化求解，得到最优的波束成型矩阵，所述波束成型矩阵优化模型为最大化目标函数的优化模型；然后按照所述波束成型矩阵进行下行波束成型；其特征在于，采用双层迭代方法对波束成型矩阵优化模型进行优化求解，具体包括以下步骤：

步骤1、设置波束成形矩阵初始值W₁、最大外层迭代次数i_max、收敛精度ε、松弛因子σ、外层迭代步长s、内层迭代步长β，并初始化外层迭代次数i＝1；

步骤2、分别计算波束成型矩阵优化模型中的目标函数C(W)在下行波束成型矩阵W＝W_i处的梯度矩阵G_i的各列，i为当前外层迭代次数；

步骤3、计算W_i′＝W_i+sG_i；

步骤4、将W_i′投影到定义域，得其中为如下凸优化问题的最优解：最小化使得波束成型矩阵优化模型中的约束条件得到满足；其中，||A||_F表示矩阵A的Frobenius范数；

步骤5、初始化内层迭代次数m＝1，最大内层迭代次数m_max；

步骤6、计算

步骤7、如果或者m＝m_max，进行下一步；否则，m＝m+1并返回步骤6；其中，tr[A]表示矩阵A的迹；

步骤8、如果||vec{abs(W_i+1-W_i)}||_∞＜ε或者i＝i_max，进行下一步；否则，i＝i+1并返回步骤2，其中，vec{A}表示对矩阵A做拉直运算，||α||_∞表示向量α的无穷范数；

步骤9、输出最优波束成型矩阵W_i+1。

2.如权利要求1所述下行波束成型方法，其特征在于，所述波束成型矩阵优化模型具体如下：

优化目标为：

最大化 C(W)

约束条件为：

abs(W)1_K×1≤p

其中，目标函数C(W)的表达式如下：

式中，π为圆周率，e为自然常数，是发送信号的方差，k＝1,2,...K为第k个用户接收机噪声的方差，H为信道矩阵，W表示波束成型矩阵，H_(k,:)表示H的第k行，W_(:,k)表示W的第k列，abs(W)表示对W中所有元素取绝对值；1_K×1表示所有元素均为1且元素数量为K的列向量，K为用户数；p表示由所述VLC MU-MISO系统中发射端的所有N个LED阵列的最大发射功率组成的向量。