[发明专利]一种毫米波MIMO-OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法

权利要求书

1.一种毫米波MIMO-OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法，其特征在于，包括：

步骤1、获取毫米波MIMO-OFDM通信系统基站的最大发射功率及每个子载波的信道矩阵；

步骤2、基于所述最大发射功率和每个所述信道矩阵，以所述基站的能效最优为目标，求解得到每个所述子载波下每个数据流对应的功率分配值，构成子载波功率分配方案；

其中，所述步骤2包括：

步骤2.1、构建所述基站的以子载波功率分配方案为自变量的能效表达式，所述子载波功率分配方案包括每个所述子载波下每个数据流对应的功率分配值；

步骤2.2、基于所述能效表达式和每个所述信道矩阵，以最大化能效为目标，并以各所述功率分配值加和不大于所述最大发射功率为约束条件，求解得到各所述功率分配值以及每个所述子载波的最优全数字预编码矩阵；

步骤3、基于所述子载波功率分配方案和所述目标，求解混合预编码矩阵，得到每个所述子载波的数字预编码矩阵及适用于所有所述子载波的模拟预编码矩阵；

所述步骤3具体为：

采用单子载波混合预编码算法，进行混合预编码，得到模拟预编码矩阵和各子载波的数字预编码矩阵，使得在能效最优条件下所述模拟预编码矩阵与每个子载波对应的数字预编码矩阵的乘积与该子载波的所述最优全数字预编码矩阵的欧氏距离最小；将所述模拟预编码矩阵和所有所述数字预编码矩阵确定为所述通信系统的混合预编码结果。

2.根据权利要求1所述的一种毫米波MIMO-OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法，其特征在于，所述步骤2.2具体包括：

将所述能效表达式进行倒数转换，并采用分式规划理论，将所述倒数转换后的分式表达式转换为整式表达式；

基于每个所述信道矩阵，以最小化所述整式表达式的函数值为目标，并以各所述功率分配值加和不大于所述最大发射功率为约束条件，采用KKT条件优化方法和Dinkelbach迭代算法，求解得到各所述功率分配值。

3.根据权利要求2所述的一种毫米波MIMO-OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法，其特征在于，所述整式表达式表示为：

其中，p_s,k为第k个所述子载波下第s个数据流对应的所述功率分配值，K为所述基站中所述子载波的总个数，N_S为每个所述子载波下所有数据流的个数，μ为所述基站的功率放大器效率常数，p_cod为所述基站的信道编码效率常数，W_k为第k个所述子载波的带宽，σ为信道干扰噪声常数，λ_s,k为第k个子载波下第s个数据流对应的特征值，F为基站射频功率、基站信道估计功率、基站数字基带预编码功率和基站固定功率的加和，A为所述基站在求解混合预编码矩阵时引入的计算功率，β为所述Dinkelbach算法对应的迭代参数变量。

4.根据权利要求3所述的一种毫米波MIMO-OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法，其特征在于，各所述功率分配值表示为：

其中，β_m为所述Dinkelbach算法约束时的迭代参数值。

5.根据权利要求1所述的一种毫米波MIMO-OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

步骤3.1、从所有所述子载波中确定一个子载波；

步骤3.2、基于该子载波的所述最优全数字预编码矩阵，采用单子载波混合预编码算法，计算该子载波的候选数字预编码矩阵和适用于所有所述子载波的候选模拟预编码矩阵；

步骤3.3、基于所述候选模拟预编码矩阵以及该子载波以外的其它每个所述子载波的所述最优全数字预编码矩阵，得到其它每个所述子载波的候选数字预编码；

步骤3.4、基于所述候选模拟预编码矩阵、所有所述候选数字预编码和所述能效表达式，计算得到一个能效值；

步骤3.5、从所有所述子载波中确定另一个子载波，并重复执行步骤3.2，直至所有所述子载波均用于执行步骤3.2，得到K个所述能效值，将最大能效值对应的所述候选模拟预编码矩阵和所有所述候选数字预编码，确定为所述通信系统的混合预编码结果。