[发明专利]基于能效最优的三节点大规模天线中继系统天线选择方法

摘要

基于能效最优的三节点大规模天线中继系统天线选择方法，涉及无线通信技术领域，以系统能效最大化为目标，建立了以中继天线数为变量的优化模型，对该模型求解即可得到能效最优时的中继系统天线选择数。本发明有益效果：根据本发明可以准确的确定中继系统所需要使用的天线数，在将大规模天线阵列引入中继站的同时，使得射频通道固定电路总功耗最低，进而提高中继系统的整体能效性能，对于实际中继通信系统中具有较好的应用前景。

主权项

1.基于能效最优的三节点大规模天线中继系统天线选择方法，所述中继系统由一个单天线发送节点，一个单天线接收节点和一个配置大规模天线阵列的中继节点所组成，发送节点的信号经过中继节点处理转发后，送至接收节点，其特征在于：所述天线选择方法包括以下步骤：(1)假设系统采用时分双工制式，且信道服从平坦块衰落，也即在信道相干时间内信道系数保持不变，发送节点的信号经过两个时隙传输至接收节点；中继节点可以获得它到发送节点之间的理想信道状态信息及它到接收节点之间的理想信道状态信息h和g也称为信道向量，其中表示N×1维复数向量集合，N表示中继节点天线数，β_s表示发送节点到中继节点的信道大尺度衰落因子，表示发送节点到中继节点的瑞利信道快衰落系数，其中I_N表示N×N维单位阵，β_d表示中继节点到接收节点的信道大尺度衰落因子，表示中继节点到接收节点的瑞利信道快衰落系数，表示均值为μ方差为σ²的复高斯分布随机量，(·)^H表示向量或矩阵的共轭转置运算；(2)在第一时隙内，发送节点向中继节点发送信息符号s，则在中继节点处的接收到信号向量r；(3)在第二时隙开始前，中继节点采用最大比合并和最大比发送预编码矩阵V对接收到的信号r进行放大，形成转发信号向量t；然后，中继节点将信号t通过第二跳转发至所有接收节点，第k个接收节点接收到的信号为yd；(4)基于步骤(3)中接收节点的接收信号表达式，得到接收节点处的接收信号干燥比γ，从而得到接收节点的平均频谱效率R；(5)基于步骤(4)中平均频谱效率R的表达式，在中继节点处建立以最大化系统总能效函数η(N)为目标，以中继天线数N为变量的数学优化模型，如下所示：其中，P表示系统的总功率消耗，μs≥1表示发送节点发射机功放器件的效率损耗常量因子，μr≥1表示中继节点发射机功放器件的效率损耗常量因子，ρr表示中继节点处转发信号的平均总发射功率约束，Ps0表示发送节点发射机的固定电路功率消耗，Pr0表示中继节点收发机的固定电路功率消耗，Pr0＝NPr1，且Pr1表示中继节点处每根天线上的固定电路功耗；(6)对步骤(5)中的模型求解即可得到中继系统天线选择数。