[发明专利]一种基于透镜阵列的波束选择矩阵设计方法

权利要求书

1.一种基于透镜阵列的波束选择矩阵设计方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：

（1）波束选择矩阵设计问题建立及转化；

（1.1）考虑系统性能，即系统用户可达速率之和，根据系统性能最优化原则，结合透镜阵列的物理结构，设立波束选择矩阵设计的优化问题；

（1.2）根据加权最小均方误差等价转化定理，将上述优化问题等价转化为一个新优化问题；

（2）根据信道状态信息采用逐次比较算法设计波束选择矩阵F；

（3）系统参数初始化；

（4）根据信道状态信息，设计加权最小均方误差算法优化最优预编码矩阵P，在每次循环中，所设计的算法通过块坐标下降算法对优化问题进行求解，基于轮换寻优思想，将待求解优化变量按照解耦合的原则进行分组，针对每组变量，固定其它组变量进行求解，直到优化问题的目标函数值收敛。

2.如权利要求1所述的一种基于透镜阵列的波束选择矩阵设计方法，其特征在于：所述子步骤（1.1）中的优化问题包含目标函数，变量建模和约束假设。

3.如权利要求1所述的一种基于透镜阵列的波束选择矩阵设计方法，其特征在于：所述子步骤（1.2）中的新优化问题中的目标函数为凸函数。

4.如权利要求1所述的一种基于透镜阵列的波束选择矩阵设计方法，其特征在于：所述步骤（2）中包含以下子步骤：

（2.1）根据每个用户与基站之间波束域信道向量的情况，对向量中的波束的幅度进行降序排列，对于第K个用户，其对应的最强波束编号用来表示，其中，并根据所有用户对应的最强波束对所有用户进行分组；

（2.2）若与其他用户对应的最强波束编号都不一致，则用户k属于无干扰用于分组，即，并对无干扰用户的集合用表示，对于无干扰用户，直接选取该用户的最强波束；

（2.3）若用户k的最强波束跟其它用户重合，则用户k属于有干扰用户，即，并对干扰用户的集合用表示，对于有干扰用户，选取个波束来服务它们，其中表示集合中波束的个数，并将这些波束从集合中逐个选取，其中表示将的元素从集合中去除。

5.如权利要求1所述的一种基于透镜阵列的波束选择矩阵设计方法，其特征在于：所述步骤（3）中的系统参数为变量和辅助变量，使满足，其中P表示基站侧的全数字预编码矩阵，和分别为第k个用户的权重因子和接收机增益，同时初始化辅助变量，其中用来衡量优化问题目标函数变化值的上界。

6.如权利要求1所述的一种基于透镜阵列的波束选择矩阵设计方法，其特征在于：所述步骤（4）中的具体包括以下子步骤：

（4.1）固定其它变量，单独求解，通过检验其一阶最优条件，得到的闭式解：

其中，表示矩阵的第i列；

（4.2）固定其它变量，单独求解，通过检验其一阶最优条件，得到的闭式解：

（4.3）固定其它变量，单独求解P，通过检验一阶最优条件，可以得到：

其中，为拉格朗日乘子，需要满足，如果时对应P的解满足问题的约束，那该解即为问题的解，如果不满足约束，可以根据松弛条件求得的解，进而得到P的解；

（4.4）进入下一次循环，直到，此时波束选择矩阵F和基带预编码矩阵P的值即为优化问题的解。

7.如权利要求6所述的一种基于透镜阵列的波束选择矩阵设计方法，其特征在于：所述算法循环结束的条件为。