[发明专利]一种分布式MIMO系统中最小化误符号率的功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域的天线功率分配方法，具体是分布式多天线(Distribute Multiple Input Multiple Output,D-MIMO)系统中最小化误符号率的功率分配方法。

背景技术

由于分布式MIMO系统具有开放的结构和更为灵活的资源配置特点，D-MIMO系统在移动通信中扮演着重要的角色。近年来，通信系统要求高速的数据传输速率，使得在D-MIMO系统领域的开展了很多研究工作。分布式MIMO系统的特点是配置多根天线的射频端口，分布在一个小区内各个不同的区域内，每个端口经历不同的路径损耗和大尺度衰落(比如阴影衰落)的影响，这给性能理论分析和优化功率带来了一定困难。

传统技术中，如果每个端口可获得所有端口的完整信道信息，使用联合预编码技术可大幅度提高系统性能，但会极大地增加反馈链路的系统开销，特别是当天线数增多至大规模MIMO系统时，会给反馈链路带来沉重的负担；而完全不利用任何信道信息的空时编码技术和等功率分配方案则难以有效提高系统性能。

发明内容

(一)要解决的问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种分布式MIMO系统中最小化误符号率的功率分配方法，对同一基站所覆盖的小区内不同的分布式端口进行天线功率分配，以解决现有技术存在的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种分布式MIMO系统中最小化误符号率的功率分配方法，包括以下步骤：

S1：基站端通过信道估计获得所有分布式天线端口的复合信道信息，包括小尺度衰落,发射相关矩阵,大尺度衰落；

S2：每个分布式天线端口通过基站反馈链路获得所有端口的信道统计信息，包括小尺度衰落概率密度分布，相关矩阵，大尺度衰落概率密度分布以及路损系数；

S3：根据基站ZF接收器每个子信道的瞬时接收信噪比，得到q-QAM调制方式的SER函数表达式，基于多变量统计理论首先对其小尺度衰落随机变量求期望萃取高信噪比区间的SER主项；

S4：对主项中大尺度衰落随机变量和Q函数求期望获得高信噪比区间的SER渐近表达式；

S5：基于最小化平均SER优化准则和所有端口的一阶和二阶信道统计信息，每个分布式天线端口经过凸优化计算获得最优化功率分配系数。

对一个单小区分布式MIMO系统，基站端天线数为N，小区内不同距离的K个用户配备M个天线，K个用户同时给基站发送数据，基站端采用ZF接收器接收信号，其表达式为：y＝Ts+n,T＝ZR_TΞ，其中，信道T为复合衰落信道，s为发射调制信号，n为复数高斯噪声，y为基站端的接收信号，包括小尺度衰落H＝ZR_T中的Z，服从复数瑞利分布独立同分布CN(0，1)，H为小尺度衰落与发射相关矩阵的乘积；信道发射相关矩阵为R_T＝diag(R_T1，R_T2，L，R_TK),ρ_k∈[0,1)，R_TK为第k个用户发射相关矩阵，ρ_k为第k个用户的相关系数；大尺度衰落Ξ，服从对数正态分布：其中，表示第k个用户的路损，v为路损系数，随机变量Ξ_k服从对数正态分布：其中，μ_k,δ_k为其均值和方差，η＝10/ln 10。

ZF接收器的瞬时接收信噪比为其中，SNR为系统平均信噪比，使用方形q-QAM调制方式的SER错误概率函数：

其中，q为q-QAM调制的进制数；使用多变量统计方法

E_H,Ξ[SER(H,Ξ)]＝E_Ξ[E_H[SER(H,Ξ)|Ξ]]，标记首先对小尺度衰落取期望：当SNR趋于无穷大时，可提取高信噪比的主项得到：

根据

得到SER渐近表达式：其中，

确定每个用户的每个子信道SER渐近表达式函数是凸函数，基于最小化平均渐近SER优化准则和所有端口的一阶和二阶信道统计信息，每个分布式天线端口经过凸优化计算获得最优化功率分配系数：中上标表示β_km的幂，就是对β_km的求幂运算，在这里就是对β_km开N-KM+2次方。