寬帶集群系統(tǒng)群組場景下行鏈路波束賦形算法研究.pdf

1、集群通信系統(tǒng)作為專用移動通信系統(tǒng)，其近年來在理論研究及技術應用等方面的發(fā)展明顯落后?，F(xiàn)有的窄帶數(shù)字集群系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足各行業(yè)對寬帶多媒體業(yè)務的需求。因此，將公網(wǎng)中的長期演進技術與數(shù)字集群系統(tǒng)相融合，就成為數(shù)字集群系統(tǒng)發(fā)展的一條必由之路。
　　公網(wǎng)長期演進系統(tǒng)下行鏈路中，多個用戶共享同一時頻域資源傳輸不同信息，必將引起多用戶間的共道干擾。因此，公網(wǎng)系統(tǒng)下行鏈路波束賦形的主要目的就是在消除多用戶共道干擾的基礎上，提高頻譜效率。而在寬帶

2、集群系統(tǒng)區(qū)別于公網(wǎng)所特有的群組場景中，群組內多個用戶在下行鏈路共享同一時頻域資源傳輸相同信息，不存在共道干擾。但是，目前寬帶集群系統(tǒng)在群組場景下行鏈路中僅采用全向廣播覆蓋，而沒有利用群組用戶的信道狀態(tài)信息。因此，本文針對寬帶集群系統(tǒng)群組場景，研究利用信道狀態(tài)信息的多播波束賦形算法，以提高系統(tǒng)的能量利用效率、改善群組用戶的公平性問題及基于優(yōu)先級的服務質量（QoS）保障等性能。
　　本文主要研究基于保障群組內每個用戶QoS的多播波束賦

3、形設計方法。由于接收端信噪比決定了系統(tǒng)可獲得的最大傳輸速率及誤碼概率，因此，接收端信噪比是表征用戶QoS的有效手段之一。本文重點研究寬帶集群系統(tǒng)在給定群組內每個用戶相同接收端信噪比約束條件下，以最小化基站端發(fā)射功率為優(yōu)化目標的最小化發(fā)射功率多播波束賦形算法；以及為了保障群組用戶的公平性，在給定基站端發(fā)射功率約束的條件下，以最大化群組內所有用戶中最小的接收端信噪比為優(yōu)化目標的最大最小公平性多播波束賦形算法。這兩種算法的優(yōu)化問題均為NP-h

4、ard，本文采用半定松弛（SDR）方法，放棄原有優(yōu)化問題中的某一約束條件，轉化為半定規(guī)劃（SDP）問題來求得近似解。當群組內用戶數(shù)量較少時，所求得的近似解非常接近最優(yōu)解。在群組內用戶信道狀態(tài)條件相差較大時，由于沒有考慮公平性問題，而是按照信道狀態(tài)條件最差的用戶進行QoS保障，最小化發(fā)射功率算法的性能要差于最大最小公平性算法。
　　基于集群系統(tǒng)用戶可以具有不同QoS需求這一特點，在研究以上兩種算法的基礎之上，本文提出基于優(yōu)先級的多播