基于泄漏的高效能多用户联合预编码方法及装置与流程

技术特征：

1.一种基于泄漏的高效能多用户联合预编码方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：基站获取各个用户的下行信道矩阵Hk，其中用户k＝1,2,…,K，K为系统中的用户数，然后构造每个用户的干扰矩阵

步骤2：通过传统的信泄噪比准则获得先验的接收矩阵Rk；

步骤3：利用动态功率分配策略，将功率分配问题转化为几何规划并通过迭代运算的方法得到用户的功率分配矩阵；

步骤4：利用信道矩阵和先验的接收矩阵构造加权因子，然后初始化等效信道，并加权等效信道来提高多用户之间的公平性；

步骤5：通过本发明的一种基于泄漏的高效能联合预编码方法来获得基站端的预编码，利用得到的预编码对各个用户的发送信号进行独立处理，然后对所有处理后的信号进行相加，最后通过基站天线发射出去；

步骤6：用户对从基站接收到的信号通过MMSE接收机进行相关处理，得到原始的发送数据；

步骤7：重复以上步骤，分别遍历所有的用户。

2.如权利要求1所述的一种基于泄漏的高效能多用户联合预编码方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：确定所有用户信道矩阵，基站获取各个用户的下行信道矩阵，确定所有用户信道矩阵Hk为用户k的下行信道矩阵，k＝1,2,…K,K为系统中用户数，H^T表示信道矩阵的转置；构造各用户干扰矩阵，以用户k为例，用户k的干扰矩阵为

步骤2：然后通过SLNR准则

获得先验的接收矩阵Rk；

步骤3：通过动态功率分配策略，将功率分配问题转化为几何规划问题并获得功率分配矩阵；几何规划可以通过内点迭代法可以求解：设置一个迭代次数L，做一个循环迭代的运算，初始化的功率分配系数为p^l-1＝p⁰，计算中间系数A^m,B^m，然后根据得到的优化函数进行迭代得到用户k的功率分配系数为pk＝p^L，把所有用户的功率分配系数组成一个功率分配矩阵；

步骤4：通过已知的信道矩阵和先验的接收矩阵，构造加权因子然后初始化等效信道，并对等效信道进行加权得到加权等效信道Hej，来提高用户的公平性，改善信道条件较差的用户体验；

步骤5：利用本发明的EI-SLNR方法来获得优化后的基站端预编码，

基站预编码表示为然后利用构造的预编码对各个用户的发送信号进行独立的处理，对所有处理后的信号进行相加，最后通过基站天线发射出去；

步骤6：用户对接收信号进行译码和相关处理：用户对从基站接收到的信号通过MMSE接收机进行处理，接收矩阵为其中dk＝AkHkWk，最后得到原始的发送数据；

步骤7：重复以上步骤，分别遍历所有的用户。

3.如权利要求1所述的基于泄漏的高效能多用户联合预编码方法，其特征在于，步骤3所述的动态功率分配策略，具体包括：

3.1将优化目标设定为最大化系统的和速率，可以得到如下公式

其中SINRdown为下行链路的信噪比；

3.2将上面的优化目标进行等价转换，可以得到

定义一个辅助函数

3.3定义函数将非凸的目标函数转换成一个几何规划可解的问题

得到的上式是一个标准的GP问题；

3.4对优化函数进行一个压缩近似处理

其中

3.5最终的优化目标转变为

通过内点迭代法可以求解：设置一个迭代次数L，做一个循环迭代的运算，初始化的功率分配系数为p^l-1＝p⁰，计算中间系数A^m,B^m，然后根据前面的优化函数通过迭代得到用户k的功率分配系数为pk＝p^L。

4.如权利要求1所述的基于泄漏的高效能多用户联合预编码方法，其特征在于，步骤4所述的加权等效信道，具体包括：

4.1：先假设同一个用户的多路数据流具有相同的功率，因此初始化的功率分配矩阵

4.2：构造加权因子

其中Hg代表平均信道增益，pk,l代表用户k的第j路数据流分配的功率值；

4.3：构造加权等效信道Hej＝DjQjRjHj，其中是加权对角矩阵，里面的每一项代表一个加权因子。

5.如权利要求1所述的一种基于泄漏的高效能多用户联合预编码方法，其特征在于，预编码方法所使用的预编码装置，按照信号处理流程依次连接有：信道矩阵及先验信息获取模块、动态功率分配模块、加权等效信道构造模块、预编码处理模块、接收机处理模块，各模块分述如下：

信道矩阵及先验信息获取模块：用于获取所有用户的信道矩阵和先验的接收矩阵；输入为各个用户的排序集，输出为所有用户的信道矩阵和先验的接收矩阵；对于TDD系统，用户信道矩阵由基站接收的上行链路的训练序列或导频序列来获得；对于FDD系统，用户信道矩阵通过反馈获得；

动态功率分配模块：用于获得功率分配矩阵，来最大化系统的速率；通过把优化问题转化为几何规划问题并通过内点法来进行求解；输入为各个用户的信道矩阵和先验接收矩阵，输出为所有用户的功率分配矩阵；

加权等效信道构造模块：用于获得加权后的等效信道，需要利用信道矩阵和先验的接收矩阵；输入为各个用户的信道矩阵和先验的接收矩阵，输出为所有用户的加权等效信道；

预编码处理模块：利用本发明的EI-SLNR方法得到预编码，然后把原始信号通过预编码进行处理，并将所有处理后的信号进行相加，最后通过基站天线发射出去；输入为发送给用户的原始信号，输出为预编码后的信号；

接收机处理模块按照信号处理流程连接有信号接收子模块、数据流归一化子模块和信号判决子模块，各子模块分述如下：

信号接收子模块：用于译码用户接收信号，输入为用户接收信号，输出为译码后的多路数据流，用户利用接收矩阵Rk对接收信号进行接收译码，获得译码后的信号；

数据流归一化子模块：将译码后的数据流通过一个对角化的子模块进行归一化；

信号判决子模块：对归一化后的信号进行判决，输入为用户的归一化后的信号，输出为基站发送给用户的原始信号的估计。