[发明专利]一种上行MIMO-NOMA无线通信系统波束成形方法

权利要求书

1.一种上行MIMO-NOMA无线通信系统波束成形方法，该方法适用于多小区多用户MIMO-NOMA无线通信系统上行波束成形，系统一共存在J个基站且j表示第j个基站，每个基站中的总用户个数为K个且k表示第k个用户，

基站j服务的第k个用户的波束成形向量为B_j,k，且满足其中P_max为各个用户的最大发射功率；其特征在于，其操作方法包括以下步骤：

步骤一：基站根据接收到的所有用户信息，针对最大化系统总速率问题应用多维拉格朗日对偶转换和多维二次转换得到拉格朗日辅助因子以及二次转换辅助向量的表达式；

步骤一中，使用多维拉格朗日对偶转换和多维二次转换相结合的方法，得到的拉格朗日辅助因子以及二次转换辅助向量的表达式，

包括：首先进行多维拉格朗日对偶转换，引入拉格朗日对偶转换因子，得到其用于更新的表达式表示如下：

式中，I代表N_r×N_r维的对角阵，N_r代表基站接收天线的个数，是B_j,k的共轭转置，是B_j,m的共轭转置，B_j,k、B_j,m分别表示由基站j服务的第k用户和第m用户的波束成形向量；是B_i,k的共轭转置，B_i,k表示由基站i服务的第k用户的波束成形向量；是h_j,k的共轭转置，是h_j,m的共轭转置，h_j,k、h_j,m分别表示由基站j服务的第k用户和第m用户的信道信息；是h_i,k的共轭转置，h_i,k表示由基站i服务的第k用户的信道信息，K表示每个小区的用户数；

其次应用多维二次转换，根据初始波束成形向量、拉格朗日对偶转换因子，得到其用以更新的表达式表示如下：

步骤二：基站应用拉格朗日乘子法，得到波束成形向量的表达式；

步骤二中，波束成形向量的表达式如下：

式中；I代表N_t×N_t维的对角阵，N_t代表用户端发射天线的个数，η_j,k为基站j服务的第k用户的拉格朗日乘子，用来约束基站j服务的第k用户的波束成形向量；

步骤三：基站以最大系统总速率为目标，应用迭代运算得到每个用户的最优的波束成形向量，并把波束成形向量发送给用户；

步骤三中，迭代运算具体包括：

(1)、初始化波束成形向量和拉格朗日辅助变量的值；

(2)、根据多维二次转换辅助向量Y_j,k的表达式，更新Y_j,k的值；

(3)、根据拉格朗日转换辅助因子γ_j,k的表达式，更新γ_j,k的值；

(4)、根据波束成形向量B_j,k的表达式，更新B_j,k的值；

(5)、重复上述步骤，直到每个用户都获得满足功率约束条件的波束成形向量；

步骤三中的(4)波束成形向量的约束变量η_j,k是用二分法获得的，以保证每个用户的发射功率不超过最大发射功率，即P_max为每个用户的最大发射功率。

2.根据权利要求1所述的一种上行MIMO-NOMA无线通信系统波束成形方法，其特征在于，步骤一中求解各辅助变量时系统中存在小区间干扰和小区内干扰，且信道建模时应该同时包括大尺度衰落和瑞利衰落。