[发明专利]一种有限反馈欠秩信道时MU-MIMO系统的资源分配方法

权利要求书

1.一种有限反馈欠秩信道时MU-MIMO系统的资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立MU-MIMO系统模型，分析处于富散射环境和非富散射环境下的用户容量上限和等效信道状况；

S2、推导有限反馈欠秩情况下的预编码矩阵,推导用户容量与SINR之间的关系；

S3、以同时实现最大化能量效率和最大化有效吞吐量为目标、建立双目标优化问题模型；

S4、求解双目标优化问题，通过功率分配和用户选择实现系统能量效率和有效吞吐量的双目标优化；

所述S1包括如下步骤，

建立有限反馈欠秩情况下MU-MIMO系统的下行链路模型，确定分别处于富散射环境和非富散射环境下的用户信道，利用块对角化技术进行预编码处理时的用户容量限制，并得到用户选择过程中新用户加入对被服务用户的等效信道矩阵维度以及秩的影响；

所述S2包括如下步骤，

MU-MIMO系统模型内的用户端从码本中选取出量化误差最小的码字并将其索引反馈给基站端，基站端依据索引从码本中取出对应码字，基站端利用对应码字设计用户的预编码矩阵推导用户信道矩阵奇异值分解以后所有等效信道的SINR，并推导用户容量与SINR之间的关系；

所述S3包括如下步骤，

根据同时最大化能量效率和最大化有效吞吐量的双优化目标以及保证系统要求吞吐量下限、天线功率上限及被选择用户速率上下限的优化条件建立优化问题模型，该优化问题的解是由用户平行信道功率和已选择用户集合这两个变量组成的解向量；

所述S4包括如下步骤，

建立S3中优化问题的拉格朗日对偶凸优化问题，将拉格朗日对偶凸优化问题进行展开化简得到一个与对偶问题具有相同最优解向量的简化凸优化问题，求解简化凸优化问题、求得对偶问题的最优解向量，通过凸优化技术解向量中的用户平行信道功率的最优解关于已选择用户集合的函数，将求得的用户平行信道功率关于已选择用户集合的最优解代入简化凸优化问题目标函数，通过用户选择来求得最优解。

2.根据权利要求1所述的一种有限反馈欠秩信道时MU-MIMO系统的资源分配方法，其特征在于，所述S1包括如下步骤：

S11、在MU-MIMO系统中，设系统基站有N根发射天线,系统内总的用户数为M₀，第k个用户终端的接收天线数为n_k，1≤k≤M₀，令M为基站能同时服务的最大用户数；

S12、建立MU-MIMO系统模型，表达式为

其中，k＝1,2,3...,M₀且k≠i，表示用户k的信道矩阵，表示用户k的预编码矩阵，为用户k的加性高斯白噪声、其均值为零、方差为σ²，L_k表示H_k的秩；

S13、令

其中，表示的秩，

对进行奇异值分解为

其中，表示的对角矩阵，表示的酉矩阵，

用户的预编码矩阵为

其中，用于消除用户间干扰，B_k用于实现用户速率最大化，最大用户数M的约束式为

其中，表示的秩，随被选择用户数目的增加而增大，在满秩情况下，在欠秩的情况下，