多小区多用户分布式天线系统中发射功率、天线选择和波束因子的联合优化.pdf

第３０ 卷　第 １１ 期 信 号 处 理 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．１１ ２０１４年１１ 月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＩＧＮＡＬ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｎｏｖ．２０１４ 多小区多用户分布式天线系统中发射功率、 天线选择和波束因子的联合优化 赵明雄　冯穗力 （华南理工大学电子与信息学院，广州５１０６４１） 摘　要：本文研究多小区多用户的分布式天线系统中最大化用户的最小信干噪比的优化问题。通过块坐标下降 法，逐次优化发射功率、天线选择和波束因子中的每一块变量，而固定其余两块变量，使得每个子问题容易求 解，减少计算复杂度。由于目标函数中每个子问题都是ＮＰｈａｒｄ，因此我们基于半正定松弛和高斯随机化的近似 算法求解每个子问题。本文逐级优化分布式天线系统的方法首次综合考虑了包括发射功率在内的主要系统参数， 仿真结果表明本文所提出的算法优于以往文献中的方法。 关键词：分布式天线系统；块坐标下降法；信干噪比；半正定松弛；高斯随机化 中图分类号：ＴＮ９２９．５　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００３－０５３０（２０１４）１１－１３０３－０６ Ｊｏｉｎｔ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ，Ｐｏｒｔ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｅａｍ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｃｅｌｌ Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｙｓｔｅｍ ＺＨＡＯ Ｍｉｎｇｘｉｏｎｇ　ＦＥＮＧＳｕｉｌｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｕｎｄｅｒｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｉｓｔｏｍａｘｉｍｉｚｅｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍｓｉｇｎａｌｔｏｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｌｕｓｎｏｉｓｅｒａ ｔｉｏ （ＳＩＮＲ）ｏｆｕｓｅｒｔｅｒｍｉｎａｌｓ （ＵＴｓ）ｉｎａｍｕｌｔｉｃｅｌｌｍｕｌｔｉｕｓｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｎｔｅｎｎａｓｙｓｔｅｍ （ＤＡＳ）．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＢｌｏｃｋＣｏｏｒｄｉ ｎａｔｅ Ｄｅｃｅｎｔ （ＢＣＤ）ｍｅｔｈｏｄ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ ｔｈｅ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｂｌｏｃｋｓ ｖａｒｉａｂｌｅｓ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｐｏｗｅｒ，ｔｈｅ ｐｏｒｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅａｍ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ．Ｉｎ ｅａｃｈ ｉｔｅｒａｔｉｏｎ，ｗｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｏｎｅ ｂｌｏｃｋ ｖａｒｉａｂｌｅ ａｔ ａｔｉｍｅ ａｎｄ ｆｉｘ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒｔｗｏ，ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅｓｔｈｅｒｅｌａｔｅｄ ｓｕｂｐｒｏｂｌｅｍｅａｓｉｅｒａｎｄｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ．Ｂｅｃａｕｓｅ ａｌｌｔｈｅ ｓｕｂ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｒｅ ａｃｔｕａｌｌｙ ＮＰｈａｒｄ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅ ａｎａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎ Ｓｅｍｉｄｅｆｉｎｉｔｅ Ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ （ＳＤＲ）ａｎｄ Ｇａｕｓｓｉ ａｎ ｒａｎｄｏｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｏｕｒｐａｐｅｒ，ｗｅｆｉｒｓｔｔａｋｅａｌｌｔｈｅｂｌｏｃｋｓｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｌｙｉｎｔｈｅｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ．Ｓｉｍｕ ｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｕｐｅｒｉｏｒｔｈａｎ ｏｔｈｅｒ ｋｎｏｗｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ