[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

说明书

本发明公开了一种毫米波MIMO‑OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法，包括：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对应的信道矩阵；基于最大发射功率和每个信道矩阵，以基站的能效最优为目标，求解得到每个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；基于子载波功率分配方案和能效最优目标，得到每个子载波的数字预编码矩阵及适用于所有子载波的模拟预编码矩阵。本发明在基站发射功率有限的情况下，提出使能效最优的功率分配方案和混合预编码方案，解决了宽带毫米波下混合预编码的联合设计问题，最大限度地提高能效，且与现有全数字迫零预编码方案相比，在兼顾网络容量性能的同时有效地提高了毫米波MIMO‑OFDM通信系统的能效。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是涉及一种毫米波MIMO-OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法。

背景技术

移动通信网络发展的目标是更高的传输速率、更大的容量。毫米波、大规模MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)、OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交频分复用)、超密集网络等技术被认为是5G网络中采用的关键技术，这些技术的引入，能使得网络的容量、传输速率以及可利用的频谱资源等性能都有极大的提升。

然而，与此同时，整个系统的能量消耗也急剧增加，无线通信系统的高能耗会对通信设备成本、自然环境甚至人类健康都有不可忽视的负面影响。因此，基站在宽带背景下进行数据传输时，如何减少宽带通信中能量消耗、提升能量利用率是业界所亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种毫米波MIMO-OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法，用以解决现有毫米波MIMO-OFDM通信系统以能效最优为目标的混合预编码方案难以求解的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种毫米波MIMO-OFDM通信系统的混合预编码能效优化方法，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对应的信道矩阵；

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；

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。

本发明的有益效果是：本发明提供的毫米波MIMO-OFDM通信系统下行链路的混合预编码能效优化方法，在基站的发射功率有限的情况下，提出了使能效最优的功率分配方案和混合预编码方案，解决了宽带毫米波下混合预编码的联合设计问题，最大限度地提高了能效，且与现有的技术全数字迫零预编码方案相比较，在兼顾网络容量性能的同时有效地提高了毫米波MIMO-OFDM通信系统的能效。

上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，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。

本发明的进一步有益效果是：混合预编码矩阵的求解以能效最优为前提，基站的发射功率是有限的，在确定基站的最大发射功率下，优化混合预编码矩阵，使得基站能效最优，因此建立以各子载波功率分配为自变量的能效表达式，便于分析功率分配与能效两者的关系。

进一步，所述步骤2.2具体包括：