[发明专利]一种基于鲁棒性设计的MIMO传输功率分配优化方法

摘要

本发明提出了一种基于鲁棒性设计的MIMO传输功率分配优化方法，首先利用矩阵函数凸凹性，将功率分配矩阵优化为对角阵，化简为标量函数，随后结合标量函数进行MIMO传输功率分配优化。在MIMO传输功率分配优化过程中，首先找到无限制条件的最优解，随后进行微调，保证算法的收敛性和低运算量。本发明提供的基于鲁棒性设计的MIMO传输功率分配优化方法，相对于普适的最优解获取算法，能够以相对较小的运算代价来获取最优解，并且在第一步就己将功率分配的基准值固定，不存在算法发散的问题。

主权项

1.一种基于鲁棒性设计的MIMO传输功率分配优化方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将μ作为参数，对p_i进行优化，即：max{pi},μΣi=1rμτiγi2piμτi+pi-μϵ2=maxμh(μ)]]>经过计算：pi=γiτiPsΣi=1rγiτi+μτiγiΣi=1rτi-Σi=1rτiγiΣi=1rγiτi]]>h(μ)=Σi=1r(γi2μτi)-(Σi=1rγiμτi)2Σi=1r(μτi)+Ps-μϵ2]]>其中：r为信道数目，为标称信道矩阵；p_i为功率分配矩阵Q的特征值，且p_i按降序排列，即p₁≥p₂≥…≥p_N；μ为拉格朗日乘子；τ_i为不确定域ε的加权系数；H为信道矩阵，γ_i为H的奇异值，且γ_i按降序排列，即γ₁≥γ₂≥…≥γ_N；P_s为所有数据流的总功率限制值；ε为允许误差；(2)根据μ的限制条件，优化h(μ)，即：maxμh(μ)=h(μ*)]]>其中μ^*为使h(μ)取最大值时的拉格朗日乘子值；定义A=Σi=1rτi,B=Σi=1rγiτi,C=Σi=1rγi2τi,]]>则：h(μ)=Cμ-μ2B2Aμ+Ps-μϵ2]]>对上式进行求导得到：μ*=PsA(B2B2-(C-ϵ2)A-1)]]>h(μ*)=PsA2(B-B2-(C-ϵ2)A)2]]>(3)将μ^*代入p_i得到验证是否超过功率上下限：若有k₁个信道突破功率上限，称这类突破功率上限的信道为一型信道，并且这k₁个信道所构成的集合称为K₁；若有k₂个信道突破功率下限，称这类突破功率下限的信道为二型信道，并月．这k₂个信道所构成的集合称为K₂；剩下的信道既不突破功率上限也不突破功率下限，称这类信道为三型信道，这k₃=r-k₁-k₂个信道所构成的集合称为K₃；对于所有的一型信道，对于所有的二型信道，对于所有的三型信道，等于计算值，其中P_i为第i个数据流上的功率限制值；分两种情况进行讨论：①如果经过计算所有的信道都是三型信道，那么输出结果作为最终功率的功率分配方案，结束；②如果经过计算存在一型信道或二型信道，那么一型信道分配的功率为功率上限，二型信道分配的功率为功率下限，三型信道分配的功率为计算值，将每一个信道的功率分配方案保存，进入步骤(4)；(4)根据全局最优解进行剩余功率的再分配，记剩余功率对Δp进行功率再分配：Δpi=γiτiΔpΣi∈K3γiτi+μτiγiΣi∈K3τi-Σi∈K3τiγiΣi∈K3γiτi]]>并且：μ=ΔpA(B2B2-(C-ϵ2)A-1),A=Σi∈K3τi,B=Σi∈K3γiτi]]>对于获得的Δp_i进行验证：①如果存在pi*+Δpi>Pi]]>或者pi*+Δpi<0,]]>更新pi*=pi*+Δpi]]>或者pi*=Pi]]>或者pi*=0,]]>再重新执行步骤(4)；②如果所有的满足那么确定最终的功率分配方案为：pi**=pi*+Δpi,]]>结束。