[发明专利]一种最大化分布式天线系统能量效率的波束赋形方法

摘要

本发明提出了一种最大化分布式天线系统能量效率的波束赋形方法。本方法采用合理的分布式天线系统功耗模型，综合运用凸松弛方法、权重因子迭代和Dinkelbach搜索机制等，主要解决分布式天线系统中具有最大能量效率的发送波束赋形向量设计问题。本发明适用于考虑系统回程链路功耗的分布式天线系统中，能够实现联合多用户发送波束赋形向量设计，在有效保证用户QoS需求的同时提高系统的能量效率。

主权项

一种最大化分布式天线系统能量效率的波束赋形方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建分布式天线系统中每个用户的接收信号，并计算每个用户获得的传输速率；构建分布式天线系统的功率消耗模型，并根据得到的传输速率计算整个分布式天线系统的总功率消耗；根据总功率消耗构造分布式天线系统能量效率最大化的目标函数；(2)对能量效率最大化的目标函数引入当前等效因子得到等效目标函数，对等效目标函数进行凸松弛处理得到凸目标函数；(3)以每个用户的QoS需求和每个天线单元的发射功率限制为约束条件，采用凸优化理论求解凸目标函数，得到松弛后的波束赋形向量，并根据松弛后的波束赋形向量计算得到每个用户接收信号的SINR值；(4)对每个天线单元给每个用户发送信号所消耗的发射功率引入权重因子，得到加权发射功率最小化的目标函数；(5)以每个用户接收信号的SINR值和每个天线单元的发射功率限制为约束条件，采用凸优化理论求解加权发射功率最小化的目标函数，得到加权发射功率最小化的目标函数值和引入权重因子后的波束赋形向量；(6)根据加权发射功率最小化的目标函数值计算得到加权发射功率最小化目标函数的相对值；根据引入权重因子后的波束赋形向量计算得到当前分布式天线系统的总功率消耗；(7)比较加权发射功率最小化目标函数的相对值与收敛门限的大小，若加权发射功率最小化目标函数的相对值大于收敛门限，则根据引入权重因子后的波束赋形向量更新权重因子，转入步骤(4)；否则，找出引入权重因子后得到最小分布式天线系统总功率消耗的波束赋形向量，根据该波束赋形向量计算当前的等效目标函数值和所有用户得到的传输速率之和；(8)比较当前的等效目标函数值与搜索门限的大小，若等效目标函数值大于搜索门限，则计算得到新的等效因子，将新的等效因子作为当前等效因子，转入步骤(2)；否则，引入权重因子后得到最小分布式天线系统总功率消耗的波束赋形向量就是最大化分布式天线系统能量效率的波束赋形向量。