CN114362796A - 一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法及系统，获取系统中多个用户到多个节点的首径时延以及下行信道状态信息；获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。优点：仅需要多个子带的一个信道矩阵，根据时延（时延偏差）构造出多个子带的信道；采用优化的预编码，得到多子带公共预编码矩阵，该预编码可最大化多子带的和速率。

Description

一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法及系统

技术领域

本发明涉及一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法及系统，属于无线通信传输技术领域。

背景技术

Multi-TRP协作传输是5G-NR系统Release-16提出的一种技术，它可以有效提高无线通信系统频谱效率以及可靠性，被视为低时延高可靠传输的关键使能技术。Multi-TRP协作传输也可以被视为4G-LTE的协作多点传输技术的演进。

在多节点多用户下行协作传输系统中，多个用户到多个节点的时延不同。因此，对于正交频分复用(OFDM)系统，多个用户到多个节点的时延无法采用发送提前进行补偿。每个节点在去循环前缀时，不可能完美卡在所有用户的循环前缀的位置，即存在符号时间偏差，从而在频域产生与频率相关的相位旋转。因此，即使单个用户与节点的频率选择性不大，但是多用户到多节点的信道矩阵整体上频率选择性严重。这种新特性使得在多节点多用户系统中多个子载波采用相同的预编码时性能会恶化。因此，需要针对这种新的信道特点，研究多子带预编码方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种适用于Multi-TRP协作传输的多子带预编码方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，包括：

获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，所述系统包括通信连接的多个发射及接收点、多个用户终端和中心处理单元；

获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；

根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。

进一步的，所述获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，包括：

多个用户终端到多个发射及接收点的传输模式采用频分双工模式，通过符号采样时间偏差获得多用户与多发射及接收点之间的时延偏差、通过用户终端反馈得到下行信道状态信息。

进一步的，所述获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，包括：

多个用户终端到多个节点的传输模式采用时分双工模式，通过上行探测信道估计获得多个用户终端与多个发射及接收点之间的时延偏差、对上行信道进行校准后得到下行信道状态信息。

进一步的，所述多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，包括：

获取中心频点信道，表示为：

H₀表示的是多个子带的中心频点信道，h_0,k,n表示用户k到节点n之间的信道增益，k＝1,2,…,K，n＝1,2,…,N；

根据子带的中心频点信道确定多用户到多节点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，表示为：

H_m表示第m个子载波的信道矩阵，Nc表示总子载波数，τ_k,n表示用户k到节点n之间的符号采样时间偏差，

表示虚数单位，e表示自然常数。

进一步的，所述最大化和速率的优化模型，表示为：

其中，P_max表示多个发射及接收点的发送总功率，B表示所考虑的2B+1个子载波，γ_m,k表示第m个子载波第k个用户的信干噪比，

表示第m个子载波第k个用户的噪声方差，H_m,k表示用户k到所有节点的1×N的下行信道矩阵，表示H_m的第k行，w_k表示第k个用户的预编码向量，w_u第u个用户的预编码向量，u≠k。

进一步的，所述求解所述优化模型得到预编码矩阵，包括：

根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：

其中，t_m,k表示需要优化的目标；

γ_m,k≥t_m,k-1是非凸的，将其近似为凸函数约束，表示为，

其中，上标H表示共轭转置，Λ_m,k表示信道的相关矩阵；

用f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)表示，则

该f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)函数对特定点(w^(a),t^(a))的一阶泰勒展开表示为：

表示求实部，约束γ_m,k≥t_m,k-1转化为凸形式表示为：

所述最大化和速率的优化模型最终表示形式为：

采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w_k。

进一步的，所述采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w_k，包括：

初始化a＝0，随机生成初始化向量

利用凸优化工具包进行内部求解，得到初始解

重复该步骤，得到一个目标点序列，a表示迭代的次数；

重复以下操作直到收敛，得到最优的

包括：

(1)根据凸优化工具，求解最优的

和

k＝1,…K，m＝-B,…,B；

(2)a＝a+1，更新

和

(3)设置收敛精度ξ＞0，当第a+1次迭代的最优解与第a次迭代的最优解之差小于ξ，表示此时算法收敛，输出第a+1次迭代的最优解为预编码向量w_k。

一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，包括：

获取模块，用于获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，所述系统包括通信连接的多个发射及接收点、多个用户终端和中心处理单元；

构建模块，用于获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；

计算模块，用于根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。

进一步的，所述获取模块，

用于在多个用户终端到多个发射及接收点的传输模式采用频分双工模式时，通过符号采样时间偏差获得多用户与多发射及接收点之间的时延偏差、通过用户终端反馈得到下行信道状态信息。

进一步的，所述获取模块，

用于在多个用户终端到多个节点的传输模式采用时分双工模式时，通过上行探测信道估计获得多个用户终端与多个发射及接收点之间的时延偏差、对上行信道进行校准后得到下行信道状态信息。

进一步的，所述构建模块，

用于获取中心频点信道，表示为：

H₀表示的是多个子带的中心频点信道，h_0,k,n表示用户k到节点n之间的信道增益，k＝1,2,…,K，n＝1,2,…,N；

用于根据子带的中心频点信道确定多用户到多节点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，表示为：

H_m表示第m个子载波的信道矩阵，Nc表示总子载波数，τ_k,n表示用户k到节点n之间的符号采样时间偏差，

表示虚数单位，e表示自然常数。

进一步的，所述最大化和速率的优化模型，表示为：

其中，P_max表示多个发射及接收点的发送总功率，B表示所考虑的2B+1个子载波，γ_m,k表示第m个子载波第k个用户的信干噪比，

表示第m个子载波第k个用户的噪声方差，H_m,k表示用户k到所有节点的1×N的下行信道矩阵，表示H_m的第k行，w_k表示第k个用户的预编码向量，w_u第u个用户的预编码向量，u≠k。

进一步的，所述计算模块，

用于根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：

其中，t_m,k表示需要优化的目标；

γ_m,k≥t_m,k-1是非凸的，将其近似为凸函数约束，表示为，

其中，上标H表示共轭转置，Λ_m,k表示信道的相关矩阵；

用f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)表示，则

该f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)函数对特定点(w^(a),t^(a))的一阶泰勒展开表示为：

表示求实部，约束γ_m,k≥t_m,k-1转化为凸形式表示为：

所述最大化和速率的优化模型最终表示形式为：

用于采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w_k。

进一步的，所述计算模块，用于

初始化a＝0，随机生成初始化向量

利用凸优化工具包进行内部求解，得到初始解

重复该步骤，得到一个目标点序列，a表示迭代的次数；

重复以下操作直到收敛，得到最优的

包括：

(1)根据凸优化工具，求解最优的

和

k＝1,…K，m＝-B,…,B；

(2)a＝a+1，更新

和

(3)设置收敛精度ξ＞0，当第a+1次迭代的最优解与第a次迭代的最优解之差小于ξ，表示此时算法收敛，输出第a+1次迭代的最优解为预编码向量w_k。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。

一种计算设备，包括，

一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。

本发明所达到的有益效果：

本发明针对多个发射和接收节点的协作传输系统中下行预编码问题提出了一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法及系统，仅需要多个子带的一个信道矩阵，根据时延(时延偏差)构造出多个子带的信道；采用优化的预编码，得到多子带公共预编码矩阵，该预编码可最大化多子带的和速率；由于多点协作传输时，信道由于时延差引起信道频率选择性较严重，传统方法对多个子带信道平均后求预编码会引入较大的性能损失，本发明根据信道时延偏差构建多子带信道，并通过优化，得到和速率最大化的预编码，克服了传统方法的性能损失；本发明仅需要少量的子带信道信息以及时延差信息，因此对信道信息的获取的要求也有所降低。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为多节点多用户通信的系统构成示意图；

图3为技术方案实现框图；

图4为本技术方案与传统方案的性能对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，包括：

获取系统中多个用户到多个节点的首径时延以及下行信道状态信息，所述系统包括通信连接的多个节点、多个用户终端和中心处理单元，所述节点为发射及接收点；

获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；

根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。

系统模型，图2给出了本发明的多节点多用户系统组成示意图。系统包括多个节点、用户终端、中心处理单元，节点为发射及接收点即基站。用户终端到节点的传输模式可采用频分双工或时分双工。对于频分双工，终端通过反馈，把下行信道反馈给基站，对于时分双工，基站可以根据上行信道，经过校准后得到下行信道。对于多用户与多节点之间的时延偏差可以通过上行探测信道估计得到。

假设系统中有N个节点(TRP)，K个用户。不失一般性，假设多个子带的子载波个数为2B+1，每个节点和每个用户均配置单天线。用户k到节点n之间的时延偏差表示为τ_k,n。如图2所示，用户终端2到各个TRP的距离不同，无法统一进行TA(提前发送)补偿。

如图3所示，具体过程包括：

信道模型，假设所关心的2B+1个子载波的中心频点的信道矩阵表示为，

H₀表示的是多个子带的中心频点信道，h_0,k,n表示用户k到节点n之间的信道增益。对于正交频分复用系统，符号采样偏差体现在频域，表现为依赖频率的相位旋转。因此，假设在所关心的频段内，每个用户到每个节点的信道都是平坦的，那么，以该频点为参考，第m个子载波的信道矩阵可以表示为，

其中，Nc表示总子载波数(对于正交频分复用为快速傅里叶变换的长度)。

在实际中，上述构造是一种近似。但是，当每个用户到每个节点的最大相干带宽均小于2B+1时，该模型可以较好地描述多节点多用户的信道。这种简单的构造方法，可以使得以下的优化计算更为简洁，同样也使得模型更简单。

算法原理，为了描述下行预编码，我们建立如下收发信号关系。第k个用户接收到的下行信号可以表示为，

H_m,k表示用户k到所有节点的下行信道矩阵，w_k第k个用户的预编码向量。那么第m个子载波第k个用户的信干噪比可以表示为，

表示第m个子载波第k个用户的噪声方差。

为了最优化系统性能，构造最大化和速率的优化模型，

其中，P_max表示发送总功率。根据对数函数的性质，该优化模型其可以等效描述为：

上述约束式γ_m,k≥t_m,k-1是非凸的。我们需要将其近似为凸函数约束。它可以进一步表示为，

定义函数，

该函数对特定点(w^(a),t^(a))的一阶泰勒展开可以表示为

表示求实部。相应地，约束γ_m,k≥t_m,k-1可以进一步转化为凸形式，

其中，α＝1。

进一步，优化模型可以表示为：

上述优化模型，可以采用如下迭代凸近似算法求解预编码向量w_k：

算法步骤

初始化：a＝0，随机生成初始化向量

利用凸优化工具包进行内部求解，得到初始解

重复该步骤，得到一个目标点序列；

迭代过程，重复以下操作直到收敛，得到最优的

(1)根据凸优化工具，求解最优的

和

k＝1,…K，m＝-B,…,B；

(2)a＝a+1，更新

和

(3)设置收敛精度ξ＞0，当第a+1次迭代的最优解与第a次迭代的最优解之差小于ξ，表示此时算法收敛，输出第a+1次迭代的最优解。

算法的收敛性

由于第a次迭代的最优解是第a+1次迭代上的一个可行点，因此第a+1次迭代的最优解大于等于第a次迭代的最优解，换句话说，得到的目标点序列是非递减的，此外，由于功率限制条件，该算法是有上界的。因此算法是收敛的。

相应的本发明还提供一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，包括：

获取模块，用于获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，所述系统包括通信连接的多个发射及接收点、多个用户终端和中心处理单元；

构建模块，用于获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；

计算模块，用于根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。

进一步的，所述获取模块，

用于在多个用户终端到多个发射及接收点的传输模式采用频分双工模式时，通过符号采样时间偏差获得多用户与多发射及接收点之间的时延偏差、通过用户终端反馈得到下行信道状态信息。

进一步的，所述获取模块，

用于在多个用户终端到多个节点的传输模式采用时分双工模式时，通过上行探测信道估计获得多个用户终端与多个发射及接收点之间的时延偏差、对上行信道进行校准后得到下行信道状态信息。

进一步的，所述构建模块，

用于获取中心频点信道，表示为：

H₀表示的是多个子带的中心频点信道，h_0,k,n表示用户k到节点n之间的信道增益，k＝1,2,…,K，n＝1,2,…,N；

用于根据子带的中心频点信道确定多用户到多节点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，表示为：

H_m表示第m个子载波的信道矩阵，Nc表示总子载波数，τ_k,n表示用户k到节点n之间的符号采样时间偏差，

表示虚数单位，e表示自然常数。

进一步的，所述最大化和速率的优化模型，表示为：

其中，P_max表示多个发射及接收点的发送总功率，B表示所考虑的2B+1个子载波，γ_m,k表示第m个子载波第k个用户的信干噪比，

表示第m个子载波第k个用户的噪声方差，H_m,k表示用户k到所有节点的1×N的下行信道矩阵，表示H_m的第k行，w_k表示第k个用户的预编码向量，w_u第u个用户的预编码向量，u≠k。

进一步的，所述计算模块，

用于根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：

其中，t_m,k表示需要优化的目标；

γ_m,k≥t_m,k-1是非凸的，将其近似为凸函数约束，表示为，

其中，上标H表示共轭转置，Λ_m,k表示信道的相关矩阵；

用f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)表示，则

该f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)函数对特定点(w^(a),t^(a))的一阶泰勒展开表示为：

表示求实部，约束γ_m,k≥t_m,k-1转化为凸形式表示为：

所述最大化和速率的优化模型最终表示形式为：

用于采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w_k。

进一步的，所述计算模块，用于

初始化a＝0，随机生成初始化向量

利用凸优化工具包进行内部求解，得到初始解

重复该步骤，得到一个目标点序列，a表示迭代的次数；

重复以下操作直到收敛，得到最优的

包括：

(1)根据凸优化工具，求解最优的

和

k＝1,…K，m＝-B,…,B；

(2)a＝a+1，更新

和

(3)设置收敛精度ξ＞0，当第a+1次迭代的最优解与第a次迭代的最优解之差小于ξ，表示此时算法收敛，输出第a+1次迭代的最优解为预编码向量w_k。

相应的本发明还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。

相应的本发明还提供一种计算设备，包括，

一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。

仿真结果对比，为了展示本专利的优越性能，我们采用仿真评估对比。图4显示了使用最大比发送预编码、迫零预编码和我们提出的最优预编码时总频谱效率的比较，其中预编码粒度分别为两个资源快(2RB)和四个资源快(4RB)。我们可以看到，在所有的预编码方案中，和速率都随着信噪比的增加而增加，随着预编码粒度的增加而减少。正如预期的那样，我们提出的最佳预编码在总速率方面总是优于最大比发送预编码和迫零预编码。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，包括：

获取系统中多个用户到多个节点的首径时延以及下行信道状态信息，所述系统包括通信连接的多个节点、多个用户终端和中心处理单元，所述节点为发射及接收点；

获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；

根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。

2.根据权利要求1所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，包括：

多个用户终端到多个发射及接收点的传输模式采用频分双工模式，通过符号采样时间偏差获得多用户与多发射及接收点之间的时延偏差、通过用户终端反馈得到下行信道状态信息。

3.根据权利要求1所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，包括：

多个用户终端到多个节点的传输模式采用时分双工模式，通过上行探测信道估计获得多个用户终端与多个发射及接收点之间的时延偏差、对上行信道进行校准后得到下行信道状态信息。

4.根据权利要求1所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，包括：

获取中心频点信道，表示为：

H₀表示的是多个子带的中心频点信道，h_0,k,n表示用户k到节点n之间的信道增益，k＝1,2,…,K，n＝1,2,…,N；

根据子带的中心频点信道确定多用户到多节点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，表示为：

H_m表示第m个子载波的信道矩阵，Nc表示总子载波数，τ_k,n表示用户k到节点n之间的符号采样时间偏差，

表示虚数单位，e表示自然常数。

5.根据权利要求4所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述最大化和速率的优化模型，表示为：

其中，P_max表示多个发射及接收点的发送总功率，B表示所考虑的2B+1个子载波，γ_m,k表示第m个子载波第k个用户的信干噪比，

表示第m个子载波第k个用户的噪声方差，H_m,k表示用户k到所有节点的1×N的下行信道矩阵，表示H_m的第k行，w_k表示第k个用户的预编码向量，w_u第u个用户的预编码向量，u≠k。

6.根据权利要求5所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述求解所述优化模型得到预编码矩阵，包括：

根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：

其中，t_m,k表示需要优化的目标；

γ_m,k≥t_m,k-1是非凸的，将其近似为凸函数约束，表示为，

其中，上标H表示共轭转置，Λ_m,k表示信道的相关矩阵；

用f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)表示，则

该f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)函数对特定点(w^(a),t^(a))的一阶泰勒展开表示为：

表示求实部，约束γ_m,k≥t_m,k-1转化为凸形式表示为：

所述最大化和速率的优化模型最终表示形式为：

采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w_k。

7.根据权利要求6所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w_k，包括：

初始化a＝0，随机生成初始化向量

利用凸优化工具包进行内部求解，得到初始解

重复该步骤，得到一个目标点序列，a表示迭代的次数；

重复以下操作直到收敛，得到最优的

包括：

(1)根据凸优化工具，求解最优的

和

k＝1,…K，m＝-B,…,B；

(2)a＝a+1，更新

和

(3)设置收敛精度ξ＞0，当第a+1次迭代的最优解与第a次迭代的最优解之差小于ξ，表示此时算法收敛，输出第a+1次迭代的最优解为预编码向量w_k。

8.一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，所述系统包括通信连接的多个发射及接收点、多个用户终端和中心处理单元；

构建模块，用于获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；

计算模块，用于根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。

9.根据权利要求8所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，其特征在于，所述获取模块，

用于在多个用户终端到多个发射及接收点的传输模式采用频分双工模式时，通过符号采样时间偏差获得多用户与多发射及接收点之间的时延偏差、通过用户终端反馈得到下行信道状态信息。

10.根据权利要求8所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，其特征在于，所述获取模块，

用于在多个用户终端到多个节点的传输模式采用时分双工模式时，通过上行探测信道估计获得多个用户终端与多个发射及接收点之间的时延偏差、对上行信道进行校准后得到下行信道状态信息。

11.根据权利要求8所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，其特征在于，所述构建模块，

用于获取中心频点信道，表示为：

H₀表示的是多个子带的中心频点信道，h_0,k,n表示用户k到节点n之间的信道增益，k＝1,2,…,K，n＝1,2,…,N；

用于根据子带的中心频点信道确定多用户到多节点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，表示为：

H_m表示第m个子载波的信道矩阵，Nc表示总子载波数，τ_k,n表示用户k到节点n之间的符号采样时间偏差，

表示虚数单位，e表示自然常数。

12.根据权利要求11所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，其特征在于，所述最大化和速率的优化模型，表示为：

其中，P_max表示多个发射及接收点的发送总功率，B表示所考虑的2B+1个子载波，γ_m,k表示第m个子载波第k个用户的信干噪比，

表示第m个子载波第k个用户的噪声方差，H_m,k表示用户k到所有节点的1×N的下行信道矩阵，表示H_m的第k行，w_k表示第k个用户的预编码向量，w_u第u个用户的预编码向量，u≠k。

13.根据权利要求12所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，其特征在于，所述计算模块，

用于根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：

其中，t_m,k表示需要优化的目标；

γ_m,k≥t_m,k-1是非凸的，将其近似为凸函数约束，表示为，

其中，上标H表示共轭转置，Λ_m,k表示信道的相关矩阵；

用f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)表示，则

该f(w_k,t_m,k,Λ_m,k)函数对特定点(w^(a),t^(a))的一阶泰勒展开表示为：

表示求实部，约束γ_m,k≥t_m,k-1转化为凸形式表示为：

所述最大化和速率的优化模型最终表示形式为：

用于采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w_k。

14.根据权利要求13所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，其特征在于，所述计算模块，用于

初始化a＝0，随机生成初始化向量

利用凸优化工具包进行内部求解，得到初始解

重复该步骤，得到一个目标点序列，a表示迭代的次数；

重复以下操作直到收敛，得到最优的

包括：

(1)根据凸优化工具，求解最优的

和

k＝1,…K，m＝-B,…,B；

(2)a＝a+1，更新

和

(3)设置收敛精度ξ＞0，当第a+1次迭代的最优解与第a次迭代的最优解之差小于ξ，表示此时算法收敛，输出第a+1次迭代的最优解为预编码向量w_k。

15.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法。

16.一种计算设备，其特征在于，包括，

一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法的指令。

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