[发明专利]大规模MISO协同能效发送方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种在大规模天线系统下的MISO协同能效发送方法。

背景技术

随着通信技术与设备的发展，无线传输数据的数据量剧增，也造成了相应的能量消耗的显著增加。以往，多天线传输作为一种有效地提高系统频谱效率的方法得到了广泛的利用，而随之衍生出的大规模天线可以提高系统的能效。能效一般被定义为系统和速率与总的功率损耗的比值，最近，在下行多用户多天线系统中利用小区波束成形和功率控制方法来抑制解决能效问题成为了无线通信领域的一大研究热点。在功率约束下的能效问题是一个非凸的问题，求解起来比较困难，目前波束成形和功率分配方法的设计主要集中在通过迭代以及取界等方法来转化成相应的易于求解的凸问题，并没有考虑到上下行的对偶特性。所以本发明引入了上下行对偶性的特点简化了问题。而大规模天线系统由于其对于系统容量巨大的提升得到了广泛的关注，大规模天线系统下所需要的反馈信息较少，为此，本发明设计了一种在大规模天线系统下的多小区能效波束设计和功率分配方法。

发明内容

本发明提供了反馈量比较低的、有效提高系统能效的MISO(多输入单输出)协同能效发送方法。

本发明提供的大规模MISO协同能效发送方法包括以下步骤：

1).通过求解满足信干噪比和功率的约束下的功率最小化问题初始化上行传输功率q⁽⁰⁾；K为基站数，N为每个基站所服务的用户数，是用户的编号；

w为{w_1,1,…,w_1,N,w_2,1,…,w_K,N},w_m为是基站对用户的波束矢量；和为向下和向上取整；

q为{q_1,1,…,q_1,N,q_2,1,…,q_K,N},q_m为是用户m的虚拟上行功率；

p为{p_1,1,…,p_1,N,p_2,1,…,p_K,N},p_m为是用户m的下行传输功率；

h_m,n为基站与第个基站中的第个用户之间的信道参数；

σ_m为用户m的噪声均方差；

每个基站天线有M_j根；P_j为第j个基站的发射功率；

为为是用户m的虚拟上行信干噪比；

为为是用户m的下行信干噪比；

为基站与第个基站中的第个用户之间的大尺度衰落；

2).令β_max＝1，然后通过q⁽⁰⁾和β_min计算系统的能效，得到ρ^(*)；

β^(*)为满足单基站功率约束和目标信干噪比约束下的最小发射功率之和与总功率之间的比值；β_min与β_max为二分法搜寻β^(*)时的辅助变量；

ρ^(*)为给定的条件下的能效，能效的定义如下：

ξ为功率放大器的效率，P_c为每根天线上的能量损耗，P₀为基本的基站能量损耗，a_m表示用户m的速率权重；

R为R_m为表示用户m的数据速率；β为辅助变量；

计算能效时需要使用下行功率，利用上下行的对偶性，可以得到下行功率的转换方法，设计并计算如下的辅助计算矩阵：

其中D、G的定义如下：

其中为算法中的近似辅助变量；

上式中求解上述辅助计算矩阵最大特征值所对应的特征向量对最后一个元素作归一化得到的前个元素就是所求的下行功率；

表示第个基站的发射天线数；

3).初始化辅助变量λ^(*)，令和q^(*)＝q⁽⁰⁾，通过q^(*)和λ^(*)计算出目标函数值，得到τ^(*)；