多天線多用戶系統(tǒng)的MISO下行用戶選擇與波束成型設計.pdf

1、隨著移動終端數目的快速增加以及移動互聯(lián)網業(yè)務的蓬勃發(fā)展，用戶對移動通信網絡的服務速率要求提高。多用戶多天線技術能夠充分利用空域資源，是提高移動通信網路速率的重要手段，同時多用戶線性波束成型技術是實現多用戶多天線技術中復雜度較低的方法。但是鑒于體積與能耗等因素，基站多部署多天線，終端采用單天線。在此場景下，下行鏈路較上行鏈路更為復雜，而且用戶對下行鏈路數據速率要求更高。此外，當用戶數目過多時，系統(tǒng)可能無法滿足所有用戶的最小信干噪比要求，系

2、統(tǒng)需要執(zhí)行用戶選擇。因此本文選擇多天線多用戶系統(tǒng)下行鏈路的用戶選擇與波束成型設計作為研究點。
　　多天線多用戶系統(tǒng)下行鏈路常用的兩個性能指標是所有用戶中的最小加權信干噪比與基站最小發(fā)射功率，分別刻畫了用戶間信干噪比公平性和基站功耗。在單播場景最小加權信干噪比的最大化問題中，少有工作涉及到多種服務類型用戶;在最小化基站發(fā)射功率問題中，單播場景中的用戶選擇與波束成型設計研究較為透徹，而組播場景中卻沒有性能好而復雜度低的算法。本文關注單

3、播場景下含有兩種服務類型用戶的最大最小加權信干噪比與組播場景下最小化基站發(fā)射功率這兩個問題中的用戶選擇與波束成型設計。這兩個問題均為NP-hard問題，獲取其最優(yōu)解需要指數時間，因此我們試圖給出性能較好的低復雜度近似算法。主要研究內容如下:
　　單播場景下基于信干噪比公平性的用戶選擇與波束成型設計:本文在第一個研究內容中，關注含有兩種服務類型用戶的最大最小加權信干噪比問題，并建立了此問題下用戶選擇與波束成型設計的數學模型。針對這個

4、問題，我們通過解決一個僅含有保證服務型用戶的最大最小加權公平性問題來判斷原問題是否能容納當前所有用戶。綜合該方法和二分法，本文提出了一個基于接入優(yōu)先級參量的啟發(fā)式用戶選擇算法，這個算法將不可行問題轉化為可行問題。針對可行問題，本文以函數映射表示它與一般形式的最大最小加權公平性問題的關系，研究關系函數的特性，并基于關系函數推導出一個收斂到最優(yōu)的迭代算法。本文最后通過仿真展示了低復雜度的迭代解決方案與暴力搜索算法的性能十分接近。
　　

5、組播場景下基于功率最小化的用戶選擇與波束成型設計:本文在第二個研究內容中，建立了組播場景下基于功率最小化的用戶選擇與波束成型設計問題的數學模型。針對這個問題，本文首先引入二進制變量，將原來的兩步問題等價轉換為單步混合整數優(yōu)化問題，進行松弛，同時對二進制變量進行近似，得到一個更容易解決的近似松弛問題。接著，我們通過選取合適的近似函數，可以讓近似后的問題屬于半正定規(guī)劃或者連續(xù)規(guī)劃問題，例化為前人文獻中不同的問題，因此該問題更具有一般性。然后