[发明专利]一种基于分组匹配的天线与功率联合分配方法

摘要

本发明一种基于分组匹配的天线与功率联合分配算法，属于移动通信领域，步骤如下：首先，搭建MIMO中继网络的仿真场景；每个发送用户将信道状态信息发送给基站，形成信道状态矩阵；然后，基站设定门限并对发送用户进行分组，以组为单位，对每组中发送天线的功率进行调整分配，并广播给发送用户；最后，基站以接收用户的分组为单位，对每组中所有基站天线的功率进行调整分配，由基站内部天线按调整后的功率值，将发送用户的数据发射给接收用户，通讯过程结束。优点在于：将分组匹配算法引入到中继系统资源分配中，降低了系统资源分配的复杂度，节约了计算时间，保证用户系统QoS需求同时使系统频谱效率最大。

主权项

1.一种基于分组匹配的天线与功率联合分配方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、搭建大规模MIMO中继网络的仿真场景；仿真场景包括一个部署了N根天线的MIMO基站，基站周围随机分布通信的K对发送用户和接收用户；步骤二、每个发送用户将信道状态信息发送给基站，从而形成信道状态矩阵H_N；每个发送用户分别发送信道状态信息到N根基站天线，信道状态信息包括信干噪比和校验参数；K个发送用户到N根基站天线形成的信道状态矩阵H_N如下：表示第n根基站天线到发送用户S_k的信道状态信息；步骤三、基站根据每个发送用户返回的信道状态信息，设定门限并对发送用户进行分组；具体为：步骤301、基站根据自身的通信状况需求设定初始的发送用户分组值M；步骤302、计算每个发送用户到每个基站天线的信干噪比；针对第k个发送用户S_k，计算该发送用户S_k到第n根基站天线的信干噪比表示第n根基站天线到对发送用户S_k的权重因子，其取值为[0,1]；表示加性高斯白噪声的方差；步骤303、计算每个发送用户到所有基站天线的信干噪比平均值；针对第k个发送用户S_k，计算该用户S_k的信干噪比平均值步骤304、选取所有发送用户信干噪比平均值的最大值，结合初始分组值M计算门限间隔Δζ；为K个发送用户的信干噪比平均值中的最大值；步骤305、根据门限间隔Δζ设定发送用户的各分组门限：ζ₍₁₎,ζ₍₂₎,...,ζ_(i),...ζ_(M)其中，ζ₍₁₎＞ζ₍₂₎＞...＞ζ_(i)＞...＞ζ_(M)，每相邻两个门限值之间的差值为Δζ；步骤306、根据每个发送用户到每个基站天线的信干噪比，将属于两个相邻门限之间的发送用户划分为一组；步骤307、根据分组后的发送用户，将信道状态矩阵H_N生成基站天线分组矩阵H；第n行第m列元素u_n,m表示：若第n根基站天线被分入第m个天线组则u_n,m＝1，否则u_n,m＜1；步骤308、根据信道状态信息的校验参数计算分组校验向量y(m)，并应用LASSO算子判断发送用户的天线分组是否适当，如果是，则进入功率分配；否则，进入步骤309；第m个天线组的分组校验向量y(m)：y(m)＝ΓHv+w其中Γ∈R^P×N为一实高斯矩阵，P是由系统设定的维度变量；v中的元素为0或1，是M×1维向量；w表示高斯白噪声向量，K×1维，每个元素均是实高斯变量；步骤309、基站按LASSO算子对各门限值适当调整，并返回步骤306；调整公式如下：表示发送用户S_k的信道状况累积分布函数；ζ表示基站对信道状况分级使用的门限值；表示发送用户S_k的下行信噪比；步骤四、基站以组为单位，对每组中所有发送天线的功率进行调整分配；步骤五、基站将调整分配好后的发送功率广播给发送用户；步骤六、基站以接收用户的分组为单位，对每组中所有基站天线的功率进行调整分配；具体为：步骤601、分别查找每组中基站天线对接收用户的最小信干噪比；步骤602、基站按最小信干噪比值计算该组的基站天线功率，并设置该组内所有基站天线的功率相同；步骤603、计算每组内所有基站天线的信干噪比平均值，并与最小信干噪比比较，如果组内信干噪比平均值与最小信干噪比的差值大于门限，进入步骤604；否则，进入步骤605；该门限由基站确定，基站认为各用户的通信状况已经足够接近，停止计算；步骤604、将整组基站天线的功率上调一个单位，进入步骤603；步骤605、检查可行性约束条件中基站功率的最大值限制是否被满足，若不满足，进入步骤606；否则，分配结束；可行性约束条件如下：是基站天线对接收用户D_k的功率，P_R,max是基站的最大总发送功率；步骤606、将每个基站天线的功率减小一个单位，进入步骤605；步骤七、基站天线的功率进行调整分配后，由基站内部天线按调整后的功率值，将发送用户的数据发射给接收用户，通讯过程结束。