[发明专利]一种用于区分服务质量多组多播系统的波束赋形设计方法

权利要求书

1.一种用于区分服务质量多组多播系统的波束赋形设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构造多组多播系统中的区分服务问题，利用内点法求解区分服务问题经过松弛以后得到的半定规划问题，得到半定矩阵组；

步骤2：对步骤1得到的半定矩阵组进行分解，提取向量；

步骤3：判断步骤1得到的半定矩阵组的秩是否都不大于2，如果是，执行步骤8，否则执行步骤4；

步骤4：利用凸近似优化，对步骤2中分解得到的向量进行可行性优化，得到可行初始波束赋形向量；

步骤5：进行可行性优化判决，如果满足条件，执行步骤6，否则返回步骤4；

步骤6：进行迭代功率优化；

步骤7：功率优化迭代次数判决；

步骤8：波束赋形向量输出：输出步骤3或者步骤7中得到的波束赋形向量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤1-1，设基站端有M_t根发射天线，高优先级用户和低优先级组用户都各配一根接收天线；系统内共有K个高优先级用户，分别存在于L个高优先级组{Ω₁,Ω₂,...,Ω_L}，且每个用户只属于其中一个组，Ω_L表示第L个高优先级组；同时，系统内有N个低优先级用户，属于低优先级组χ；在发送端，所有用户的信道状态信息是已知的，和分别表示第l个高优先级组中第m个用户的信道向量和噪声功率，其中，表示一个行数为1，列数为M_t的复数域向量；和分别表示低优先级组第n个用户的信道向量和噪声功率；

步骤1-2，构造多组多播系统中的区分服务问题，该问题的约束条件是高优先级用户信干噪比不小于一定值、低优先级用户信干噪比不大于一定值，优化目标是系统的发送总功率，待优化变量是l个分组波束赋形向量以及一个加性波束赋形向量其中表示一个行数为M_t、列数为2的复数域矩阵；w_l表示第l个分组波束赋形向量；通过定义与其中，与分别表示对向量w_l、h_l,m、g_n与v进行共轭转置操作后得到的向量；原问题转化为如下的形式：

V≥0,rank(V)≤2

其中，Tr表示求矩阵的迹操作，rank()表示求矩阵的秩操作，γ_l,m与分别表示第l个高优先级组中第m个用户的信干噪比约束和其噪声功率，λ_n与分别表示低优先级组中第n个用户的信干噪比约束和其噪声功率；丢弃秩约束，通过内点法求解松弛后的半定规划问题，得到半定矩阵W_l，l＝1,2,...,L以及V。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：对半定矩阵W_l，l＝1,2,...,L以及V做特征值分解：与提取出二维波束赋形向量：和

其中，矩阵U_l是对矩阵W_l做特征值分解后得到的左阵，是一个酉矩阵；矩阵Σ_l是对矩阵W_l做特征值分解后得到的中间阵，是一个对角阵，其对角元素均为大于等于零的实数；矩阵是矩阵U_l的共轭转置矩阵；矩阵B是对矩阵V做特征值分解后得到的左阵，是一个酉矩阵；矩阵Λ是对矩阵V做特征值分解后得到的中间阵，是一个对角阵，其对角元素均为大于等于零的实数；矩阵是矩阵B的共轭转置矩阵；矩阵是对矩阵Σ_l进行开方操作后得到的矩阵，是对矩阵Λ开方后得到的矩阵；与v⁰分别表示待优化向量w_l与v的初始值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3包括：基于步骤2中的特征值分解，通过对角矩阵上非零元素的个数，判断半定矩阵W_l，l＝1,2,...,L与V的秩，如果它们的秩均不大于2，则表示步骤2中提取的向量是最优解，直接跳到步骤8；否则继续执行步骤4。