专利名称：单小区多播mimo移动通信系统的下行单业务预编码方法
技术领域：
本发明涉及一种预编码方法，特别是涉及下行单业务预编码方法。
背景技术：
多媒体等数据业务在未来移动通信系统中所占的比重逐渐增加，当多个用户同时接收相同数据时(如观看体育赛事)，基站如果将相同数据使用单播信道向各个用户分别发送，不仅会造成资源的极大浪费，而且还会使得不同用户间的信号产生干扰，因此多播技术应运而生。多播是一种点到多点的传输技术，通过使用多播技术可以将所有接收相同数据的用户的信号合并在一个多播信道上进行传输，从而大大节省了频率资源以及基站发射功率资源。为了更好地利用频谱资源，MMO技术已经得到广泛研究。在单播系统中，基站用·MMO传输下行多用户信号的预编码技术已经得到广泛研究，但是用MMO传输下行多播业务的预编码技术还没有被广泛研究。目前，提出的多播MIMO预编码方案主要有以下几种·方案一是M. J. Lopez 在如下文献中提出的！Multiplexing, scheduling, andmulticasting strategies for antenna arrays in wireless networks,麻省理工学院博士学位论文，2002.该方案的特点是以最大化平均SNR为优化目标，这相当于将接收用户作为一个等效的分布式天线阵列，使得其和基站之间形成一个等效的信道矩阵，此时基站最优预编码矢量为最大比发送，但公平性无法得到保证。方案二是N. D. Sidiropoulos 等人在如下文献中所提出N. D. Sidiropoulos, T. N.Davidson, and L. Zhi-Quan. Transmit beamforming for physical-layer multicasting,IEEE Transactions onSignal Processing, vol. 54, pp. 2239-2251, 2006.为了照顾公平性，该方案提出最大化最差用户SNR这一目标，但经证明，该问题是NP-hard问题，文献中通过对问题进行松弛，得到原问题的一个次优解，但复杂度过高。方案三是K. Il Han等人在如下文献中所提出K. Il Han, D. J. Love, and P. SeungYoung, Optimal and Successive Approaches to Signal Design for Multiple AntennaPhysical Layer Multicasting, IEEE Transactions on Communications, Vol.59,PP. 2316-2327,2011.该方案利用了最大化最小SNR问题最优解处在信道矢量张成的空间内的特点，在信道矢量构成的空间内进行连续迭代投影进行求解，以得到最大化最小SNR问题的一个次优解。对现有的这三个方案进行分析可以发现，现有的方法有的复杂性高，而有的公平性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种单小区多播MMO移动通信系统下行单业务预编码方法，该预编码方法复杂度低并且可以保证公平性。为实现以上目的，本发明采用的技术方案如下单小区多播MMO移动通信系统下行单业务预编码方法的具体步骤包括
I)首先由基站获得所有希望接收多播业务用户反馈的信道矢量；2)由基站建立以SNR —致性为优化目标的优化模型；3)建立优化模型后，找到用户信道矢量张开空间的一组标准正交基，对步骤2)中优化问题进行转化，然后再将约束性的问题转化为无约束优化问题；4)利用梯度下降法求解步骤3)中的无约束优化问题；5)步骤4)求得最优解后，再转化为需要优化的预编码矢量的解。有益效果与现有技术方案相比，本发明提出的单小区多播MMO移动通信系统下行单业务预编码方法以SNR —致性为优化目标进行下行预编码优化，并通过一系列转化，将问题转化为无约束优化问题，使用梯度下降法进行迭代求解，可以简单有效的进行求解，降低了算法复杂度，也有效地提升系统公平性。
图I为本发明所提预编码方法流程图。图2为本发明应用场景示意图。图3为本发明应用系统框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。本发明可用于基站配置了多个天线，移动台配置单天线的MIMO多播蜂窝系统，应用场景示意图如图2所示。具体实施步骤如下a、基站设备的电路设计对基站设备进行电路设计，提供专用芯片的运行环境。b、专用芯片中的算法电路设计在这一步中，将本发明所对应的算法与基站的其它算法一起，用该专用芯片所对应的硬件描述语言(如VHDL语言)描述。C、将硬件描述语言所描述的专用芯片的结构固化到专用芯片之上。d、将芯片安装到相应的基站设备电路板上，即可运行。本实施例具体编码方法如下第一步基站获得所有希望接收多播业务用户反馈的信道矢量hp -h,-, hN，其中Iii=Qlil,…hu…，hiM)表示基站与第i个用户之间的信道矢量，h.j表示基站第j根天线与第i个用户之间的信道衰落系数，包含路径损耗、阴影衰落及小尺度衰落的影响，N表示接收多播业务总用户数，M表示基站处的发送天线数；第二步以SNR —致性为优化目标的优化模型如下
权利要求
1.单小区多播MIMO移动通信系统的下行单业务预编码方法，其特征在于，步骤包括 1)首先由基站获得所有希望接收多播业务用户反馈的信道矢量； 2)由基站建立以SNR—致性为优化目标的优化模型； 3)建立优化模型后，找到用户信道矢量张开空间的一组标准正交基，对步骤2)中优化问题进行转化，然后再将约束性的问题转化为无约束优化问题； 4)利用梯度下降法求解步骤3)中的无约束优化问题； 5)步骤4)求得最优解后，再转化为需要优化的预编码矢量的解。
2.根据权利要求I所述的下行单业务预编码方法，其特征是所述步骤I)中，基站获得所有希望接收多播业务用户反馈的信道矢量比，其中，Ili=Qlil,…Iiij…，hiM)表示基站与第i个用户之间的信道矢量，N表示接收多播业务的总用户数，M表示基站处的发送天线数，h.j表示基站的第j根天线与第i个用户的信道衰落系数，信道衰落系数包含路径损耗、阴影衰落及小尺度衰落的影响。
3.根据权利要求2所述的下行单业务预编码方法，其特征是所述步骤2)中，以SNR—致性为优化目标的优化模型如下
4.根据权利要求3所述的下行单业务预编码方法，其特征是所述步骤3)包括如下步骤 . 3.I)找到空间
5.根据权利要求4所述的下行单业务预编码方法，其特征是所述步骤4)中，利用梯度下降法进行求解的步骤如下 4.1)设置迭代初始点为x=oK_1;终止条件判断参数为n ； 4.2)计算f (X)在X点处的梯度方向▽/( )为
6.根据权利要求5所述的下行单业务预编码方法，其特征是，所述步骤5)中，由步骤4) 求得最终的X，此时X即为最优的b=(bi，b2，…，bK)T，代入式
全文摘要
本发明涉及一种适用于单小区多播MIMO移动通信系统的下行单业务预编码方法，主要包含以下步骤基站获得所有希望接收多播业务用户反馈的信道矢量；由基站建立以SNR一致性为优化目标的优化模型，通过优化模型转化及优化算法进行求解；建立优化模型后，找到用户信道矢量张开空间的一组标准正交基，对原问题进行转化；对转化问题进行转化后得到的二次规划问题，通过转化为无约束优化问题，利用梯度下降法进行求解；求得最优解后，再转化为原问题的解。与现有方法相比，使用本发明所提出的方法可以简单有效的进行求解，降低了算法复杂度，也可以有效地提升系统公平性。
文档编号H04L1/00GK102752078SQ20121021905
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者杜博, 王楠, 陈明 申请人:东南大学