[发明专利]一种多小区多用户MIMO系统的上下行功率分配方法

摘要

本发明公开了一种多小区多用户MIMO系统的上下行功率分配方法，根据信道统计信息为每个用户分配上下行功率，使得系统总容量达到最优。步骤如下基站估计出信道的统计特性，利用大尺度信息以及基站天线数和用户数，计算出每个用户的上行信道状况表征量，继而根据上行系统发射总功率的限制条件和每个用户不同的信道特征，进行功率分配。基站根据上行链路信道信息进行下行预编码传输，利用大尺度信息及基站天线数和用户数，计算出每个用户的下行信道状况表征量，继而根据下行系统发射总功率的限制和每个用户不同的信道特征进行下行功率分配。本发明提供的功率分配方案复杂度低，简单可行，且获得的信道容量与最优功率分配获得信道容量非常接近。

主权项

一种多小区多用户MIMO系统的上下行功率分配方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)该多小区多用户MIMO系统中，小区数为L，每个小区都有一个天线数为M的基站和N个随机分布的单天线用户；通过基站估计出每个信道的统计特性，即大尺度衰落信息表示第l2个小区第n个用户到第l1个小区基站的大尺度衰落系数；(2)以第i个小区作为功率分配考虑对象，其他小区的分配功率已知；在上行链路中，根据大尺度衰落信息及基站天线数M和小区用户数N，得到第i个小区第n个用户的上行信道状况表征量tniu=βini(M-N+1)Σl=1,l≠iLΣc=1Npcluβicl+1]]>其中，表示第l个小区第c个用户的发射功率；已知第i个小区的用户上行发射总功率最大值为Wiu，则根据第i个小区中每个用户不同的上行信道状况，得到最优上行功率分配方案如下：pniu=max(0,μiu-1tniu)]]>其中，是满足的常数，max(·)表示取(·)中的最大值；最优上行功率分配方案的具体方法如下：(21)初始化用户集合indexN＝{1,2,…,N}；(22)统计集合indexN中的元素个数为Q，计算同时初始化用户索引值n＝1，标记变量flag＝1；(23)使用计算n∈indexN：若为负值，则令同时将n从集合indexN中删除，flag＝0，n＝n+1，返回步骤(23)；若为非负值，n＝n+1，返回步骤(23)；若n＞max(indexN)，则进入步骤(24)；(24)若flag＝1，计算完成；若flag＝0，进入步骤(22)(3)在下行链路中，基站利用上行信道信息进行下行预编码传输，根据上行信道得到的大尺度衰落信息及基站天线数和小区用户数，得到第i个小区第n个用户的下行信道状况表征量tnid=(M-N)/ΛiiΣl=1,l≠iLΣc=1NpcldβlciβlclΛll+1]]>其中，表示第l个小区基站向本小区第c个用户的发射功率；已知第i个小区的用户下行发射总功率最大值为Wid，则根据第i个小区中每个用户不同的下行信道状况，得到最优下行功率分配方案如下：pnid=max(0,μid-1tnid)]]>其中，是满足的常数，max(·)表示取(·)中的最大值；最优下行功率分配方案的具体方法如下：(31)初始化用户集合indexN＝{1,2,…,N}；(32)统计集合indexN中的元素个数为Q，计算同时初始化用户索引值n＝1，标记变量flag＝1；(33)使用计算n∈indexN：若为负值，则令同时将n从集合indexN中删除，flag＝0，n＝n+1，返回步骤(33)；若为非负值，n＝n+1，返回步骤(33)；若n＞max(indexN)，则进入步骤(34)；(34)若flag＝1，计算完成；若flag＝0，进入步骤(32)。