1.一种多数据流波束成形和发射天线选择的联合设计方法,其特征在于,其包括如下步骤:步骤1、确定源端的天线数量、射频链数量和数据流数量、用户的天线数量;
步骤2、确定用户的接收信号和SIC解码后的信号;
步骤3、将原始问题转化为外层迭代和内层迭代的两层迭代优化问题;
步骤4、在外层迭代,采用惩罚对偶分解方法,通过引入代理函数、与等式约束对应的对偶变量和惩罚参数,建立增广拉格朗日优化问题来处理等式约束;
步骤5、在内层迭代,采用交替优化方法,在固定与等式约束对应的对偶变量和惩罚参数的情况下,将内层迭代优化问题解耦为4组子问题;
步骤6、重复外层迭代和内层迭代,直到满足停止条件;
步骤7、原始问题最终收敛到一个有限值。
2.根据权利要求1所述的多数据流波束成形和发射天线选择的联合设计方法,其特征在于,所述步骤2中,发射机的发射信号向量x通过如下公式确定:x=∑k∈KVksk
其中 表示用户k的接收信号, 表示用户k的预编码矩阵,表示一个的复数矩阵,其上标表示行数跟列数;d表示数据流的个数,L表示源端射频链个数,M表示的发射机的天线数量,K表示的用户的数量,则用户k的接收信号yk如下:其中 表示发射源端与用户k之间的信道矩阵,Pi=ΔVi,Pi表示对应于用户i的辅助变量,Δ表示天线选择矩阵, 表示用户k处的加性高斯噪声, 表示用户k的协方差矩阵的圆对称复高斯向量,I表示单位矩阵,si表示要发送给用户i的信号。
3.根据权利要求1所述的多数据流波束成形和发射天线选择的联合设计方法,其特征在于,所述步骤3中,外层迭代对引入的与等式约束对应的对偶变量和惩罚参数进行优化,内层迭代对发射波束成形矩阵和天线选择矩阵进行优化。
4.根据权利要求1所述的多数据流波束成形和发射天线选择的联合设计方法,其特征在于,所述步骤4中,代理函数表达式如下:其中, 且A>0,f(ψ)=‑tr(ψA)+ln|Ψ|+N,N为常数,tr()表示矩阵的迹,Ψ为正定矩阵。
5.根据权利要求1所述的多数据流波束成形和发射天线选择的联合设计方法,其特征在于,所述步骤5中,4组子问题包括子问题1、子问题2、子问题3和子问题4;
子问题1包括通过求解二次规划问题得到最优的多数据流发射波束成形;
子问题2包括通过求解二次规划问题得到最优的为了把非凸的二进制约束变成凸约束而引入的辅助变量;
子问题3包括引入代理函数,来把非凸的SIC解码速率约束转化为凸约束,然后求解二阶锥规划问题;
子问题4包括通过求解二次规划问题得到最优的天线选择矩阵;
在满足停止条件前交替优化4组子问题直到和速率小于设定的阈值,更新与等式约束对应的对偶变量和惩罚参数。
6.根据权利要求2所述的多数据流波束成形和发射天线选择的联合设计方法,其特征在于,步骤6中,停止条件为第n+1次外层迭代的目标函数与第n次外层迭代的目标函数之间的差值小于预设阈值时,则表示满足停止条件;其中外层迭代的目标函数如下:其中Pk表示对应于用户k的辅助变量, 为天线选择矩阵,r1表示用户1要求达到的最低的速率,rk表示用户k要求达到的最低的速率。
7.根据权利要求1所述的多数据流波束成形和发射天线选择的联合设计方法,其特征在于,所述步骤7中,将原始问题替换为凸问题后,存在上界,整体算法最终收敛到一个有限值。