[发明专利]迫零MIMO通信系统的能量分配方法

说明书

迫零MIMO通信系统的能量分配方法，包括：S1)取得总用户数量和每个用户天线数量及其基站信道状态信息，构建每个用户信息矩阵；S2)信息矩阵做奇异值分解产生子信道增益值；S3)所有子信道增益值输入断点函数产生复数断点值；S4)初始化用户天线能量分配值并建立暂存集合；S5)取一个断点值与所有子信道增益值做比对以更新暂存集合；S6)构建能效函数；S7)该断点值作为变量输入能效函数产生结果值，若结果值大于门槛值则返回S5，直至所有断点值计算结束；若结果值小于门槛值则进行S8；S8)取能效函数根值输入能量分配函数算出所有用户新的天线能量分配值并输出其能量，可实现多用户总能量约束条件下能效较优的能量输出。

技术领域

本发明涉及MIMO通信系统，特别是涉及能效优先的迫零MIMO通信系统的能量分配方法。

背景技术

为进一步提升通信系统的频谱利用率，移动通信技术需要在网络系统结构、组网技术及无线传输技术等方面进行新的变革。多输入多输出(Multi-input Multi-output，MIMO)技术已成为未来通信系统的核心技术之一，同时也将是无线局域网标准所采用的核心技术之一。但是，在提高无线传输性能的同时，通信系统的能量消耗也大幅提高。

与传统MIMO通信系统追求更快、更好的数据传输能力不同，能效优先MIMO通信系统主要关注节约能源和保护环境两方面的问题，根据MIMO通信系统的特征和目标，高效利用时间、空间、频谱、能源和设施等资源，在满足各业务的合理需求前提下，尽可能减少能量消耗，降低综合能耗，同时避免电磁污染和保障信息安全。

迫零(Zero-Forcing，ZF)MIMO通信系统是一种实际中较易实现的MIMO通信系统，人们已尝试从能效优先的角度，提出了一些新的迫零MIMO通信系统的能量分配方法。例如在『Miao G.，Energy-efficient uplink multi-user MIMO，IEEE Transactions onWireless Communications 12(5)(2013)2302-2313』文献中，提出了一种适用于总能量约束条件下的上行链路多用户能量分配方法。但在多用户MIMO通信系统中，每个用户的射频电路是相互独立的，总能量约束并不能满足实际应用。

发明内容

针对现有方法的不足，本发明提出一种迫零MIMO通信系统的能量分配方法，在多用户的MIMO通信系统环境中，在总能量约束条件下可充分利用多用户能量分配的分段线性特性，实现重新分配能效较优的能量输出结果，其整体计算量小，应用范围更广。

为实现上述目的，本发明提出的迫零MIMO通信系统的能量分配方法，在多用户的MIMO通信系统环境中，在总能量约束条件下重新分配能效较优的能量输出结果，其包括下列步骤：

S1)取得总用户数量和每个用户的天线数量及其基站信道状态信息，构建每个用户的信息矩阵；

S2)将所有信息矩阵分别进行奇异值分解，产生对应于每个用户的子信道增益值；

S3)将所有子信道增益值输入断点函数产生复数断点值；

S4)初始化所有用户的天线能量分配值并建立复数暂存集合；

S5)取出一个断点值依序与所有子信道增益值做比对，并将比对结果更新至对应的暂存集合中；

S6)依据前述步骤产生的数值构建能效函数；

S7)将该断点值作为变量输入能效函数中产生结果值，判断结果值是否大于门槛值，若是则返回步骤S5，直至所有断点值都计算结束；若结果值小于门槛值则进行步骤S8；

S8)取出该能效函数的根值，藉由根值输入能量分配函数计算出所有用户新的天线能量分配值并输出其能量。