[发明专利]一种分布式MISO系统基于波束成形的低复杂度功率分配方法

摘要

本发明公开了一种分布式多输入单输出(MISO)系统中基于波束成形的低复杂度功率分配方法。本发明以分布式MISO系统中能量效率为优化目标、各远程天线单元功率分配和波束成形矢量为优化参数构建系统优化模型。结合最大比传输的最优波束成形方案，根据KKT条件，获得优化模型最优解的形式；利用朗伯函数与二分法求得最优功率分配，从而使得分布式天线系统能量效率实现最大。本发明对分布式MISO系统基于波束成形的能效功率分配进行优化设计，并考虑了实际中大尺度衰落对信道的影响。所设计方法简单且有效，在降低计算复杂度同时，可获得与已有方法一致的能效性能。

主权项

1.一种分布式多输入单输出(MISO)系统基于波束成形的低复杂度功率分配方法，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相连；该方法包括以下步骤：步骤1)以分布式MISO系统中各远程天线单元的发送功率p_i和波束成形矢量w_i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：0≤p_i≤P_max，||w_i||²＝1，i＝1，...N；其中，p_i和w_i分别表示第i个远程天线单元(RAU_i)的发射功率和波束成形列矢量；P_max表示PAU_i的最大发射功率；η_EE(p_i，w_i)表示分布式MISO系统在各远程天线单元的发送功率p_i和波束成形矢量w_i下的能量效率；步骤2)对于分布式MISO系统，给出最大化EE的最优波束成形方案，重建优化问题：约束条件为：0≤p_i≤P_max，i＝1，...，N；步骤3)将γ_i按降序排列，其中，为信道噪声比，S_i为对数阴影衰落；为RAU_i到用户间的路劲损耗，其中α为路劲损耗指数，h_i为小尺度衰落信道矢量；对步骤(2)转化后的优化模型构造拉格朗日函数，由此利用KKT条件，可获得最优功率分配解的一般形式；步骤4)根据步骤(3)中所给出的最优功率分配解的形式，构造分段函数；该分段函数为凸函数，故仅有一个最优解；步骤5)利用朗伯函数或二分法求解步骤4)中分段函数的最优解，从而可以得到所有RAUs的最优功率分配和最大能量效率。