[发明专利]一种分布式MISO系统在空间相关信道下的功率分配方法

摘要

本发明公开了一种分布式MISO系统在空间相关信道下的功率分配方法。本发明以分布式MISO系统的总发射功率矩阵为优化变量构建优化模型，结合分式规划、拉格朗日乘子法求出优化模型的解；通过梯度法不断更新拉格朗日乘子，从而使分布式天线系统的能量效率最大。本发明不仅解决了现有技术中忽略空间相关性对系统能量效率EE性能影响的不足，而且方法简单，结果准确，在降低计算量的前提下能获得与穷举搜索法一致的EE性能。

主权项

1.一种分布式MISO系统在空间相关信道下的功率分配方法，其特征在于，所述分布式MISO系统包括N个远程天线单元，每个远程天线单元具有L根天线，各远程天线单元分别与中央处理器交互；该方法包括以下步骤：(1)计算分布式MISO系统在功率分配矩阵P下移动台获得的数据传输速率为：计算分布式MISO系统在功率分配矩阵P下的总消耗功率为：其中，p_c为分布式MISO系统电路消耗功率；根据R(P)和T(P)计算分布式MISO系统在功率分配矩阵P下的能量效率为：η_EE(P)＝R(P)/T(P)以分布式MISO系统的功率分配矩阵P为优化变量构建优化模型，所述优化模型中优化问题为：约束条件为：其中，P为分布式MISO系统的功率分配矩阵，P＝diag(p₁，...，p_n，...，P_N)，p_n表示第n个远程天线单元的发射功率矩阵，p_n＝diag(p_n1，...，p_nl，...，p_nL)；p_nl表示第n个远程天线单元RAU_n的第l根天线的发射功率；P_max，n表示RAU_n的最大发射功率；η_EE(P)为分布式MISO系统在功率分配矩阵P下的能量效率；(2)采用分式规划方法，将所述优化模型转化为：其中，q^*为分布式MISO系统在功率分配矩阵P下的能量效率最大值；(3)利用拉格朗日乘子法求解经步骤(2)转化后的优化模型，获得该模型的功率分配解为：其中，λ_n为拉格朗日乘子，且λ_n之0，运算符号[x]+表示取x和0中较大的数，γ_ij表示分布式MISO系统中除了第n个远程天线单元的第l根天线以外的其他各天线到移动台的信道噪声功率比；p_ij表示分布式MISO系统中除了第n个远程天线单元的第l根天线以外的其他各天线的发射功率；γ_nl表示RAU_n的第l根天线到移动台的信道噪声功率比，为复加性高斯白噪声功率，h_nl为RAU_n的第l根天线到移动台的复合信道增益；τ为分布式MIS0系统的射频链路功放效率；(4)给定容忍度ε，并根据容忍度ε设置收敛条件R(P^*)‑q^*T(P^*)≤ε；采用梯度法更新λ_n直至满足收敛条件，所求得的λ_n即为转化后的优化模型的最优拉格朗日乘子值；计算最优拉格朗日乘子值的具体步骤包括(a)至(e)：(a)初始化t＝1，q^*＝0，将P中的各元素初始化为0；(b)计算(c)根据步骤(b)中得到的采用梯度法更新得到其中，θ^(t)表示第t次迭代的步长，θ^(t)＞0；给定收敛精度ξ，判断是否满足若判断结果为是，则进入步骤(d)；否则，令t＝t+1，返回步骤(b)；(d)根据计算R(P^*)和T(P^*)，判断是否满足收敛条件R(P^*)‑q^*T(P^*)≤ε；若判断结果为是，则令输出λ_n和q^*；否则，进入步骤(e)；(e)令q^*＝R(P^*)/T(P^*)，返回步骤(b)；(5)根据步骤(4)中得到的λ_n得到分布式MISO系统的能量效率的最大值q^*及相应的最优功率分配矩阵P^*。