[发明专利]基于低复杂度接收机的上行大规模MIMO系统功率控制方法

权利要求书

1.一种基于低复杂度接收机的上行大规模MIMO系统的功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在上行大规模MIMO系统且信道为相关瑞利块衰落信道情况下，采用TPE接收机近似MMSE接收机，以截断多项式来近似MMSE接收机中的矩阵的逆，从而降低复杂度；

步骤二：采用确定性等价的方法，计算使用TPE接收机时的近似SINR；

步骤三：基于SINR的确定性等价近似，运用迭代算法来联合优化TPE接收机的多项式系数和用户的功耗。

2.根据权利要求1所述的基于低复杂度接收机的上行大规模MIMO系统的功率控制方法，其特征在于，所述步骤一中：

1)上行大规模MIMO系统模型：

考虑单小区上行大规模MIMO系统配备有M根天线的基站接收来自K个单天线用户的数据；通过基站端的线性检测器处理后的接收信号表示为：

r=AHy=AHGP12x+AHn]]>

其中，为基站端的接收信号，为所有用户的联合信道矩阵，为第k个用户的信道矢量，对角矩阵的对角线元素为每个用户所分配的功率权重，由所有用户的上行发射信号组成，为第k个用户的发射数据符号，为加性高斯白噪声，I_M为M×M的单位矩阵；

第k个用户的处理后的SINR表示为：

γk=pkakHgkgkHakakHGkPkGkHa+akHak]]>

其中，a_k为A的第k列，G_k为矩阵G移除了g_k列后的矩阵，P_k为矩阵P移除了p_k列后的矩阵；

2)相关瑞利块衰落信道模型：

相关瑞利块衰落信道模型表示为：

G=Φ12Z]]>

其中，Z＝[z₁,...,z_K]，z_k～CN(0,I_M)，为信道的协方差矩阵；当M→∞时，协方差矩阵的谱范数||Φ||₂是有界的；

3)MMSE接收机和TPE接收机

MMSE接收机表示为：

Ammse=GK(GHGK+P-1K)-1]]>

在大规模MIMO系统下，采用MMSE接收机，近似的处理后的SINR表示为：γ_mmse,k＝Mcp_k,c为行的2范数的平方；

通过矩阵多项式来TPE接收机矩阵求逆，即：

Atpe=ΔΣl=0K-1wlGK(GHGK)l]]>

其中，{w_l}是一序列实参数，用于提高性能；J是TPE阶数，J-1是多项式阶数；A_tpe的第k列表示为：atpe,k=1KΣl=0J-1wl(GGHK)lgk]]>

第k个用户SINR的确定性等价表示为：

γtpe,k=KpkwHBwwHtr(P)C~w+wHDw]]>

其中，w＝[w₀,…,w_J-1]^T，的第(l,m)-th个元素分别表示为：

其中，表示几乎处处收敛，

α(l,m)=1Ktr(ΦΓ(l)ΦΓ(m))+1KΣs=1lΣn=1mlsmnsnα(s-1,n-1)tr(ΦΓ(l-s)ΦΓ(m-n)),]]>

f(l)=-Σs=1llssf(l-s)δ(s-1),]]>l＞0，m＞0，δ(t)=1Ktr(Φ(IM+tΦ1+tδ(t))-1)]]>满足t＞0时，δ(t)＞0，f(t)=11+tδ(t),T(t)=(IM+tΦ1+tδ(t))-1,]]>Γ(t)＝f(t)T(t)。