用于分布式大规模MIMO系统的天线配置方法及装置制造方法及图纸

技术编号:15524051 阅读:42 留言:0更新日期:2017-06-04 12:39
本发明专利技术实施例提供了一种用于分布式大规模MIMO系统的天线配置方法及装置,所述方法包括:获取自身的基站参数;构建以基站天线数量为参数的K复合衰落下基站的容量下界模型;构建以基站天线数量为参数的所有射频端口的总发射功率模型;构建以基站天线数量为参数的基站消耗功率模型;构建基站能量效率模型;获取预设的容量下界的迭代初值,根据迭代初值、总发射功率模型和基站能量效率模型,计算总发射功率和基站能量效率,并根据计算结果,更新容量下界,直到计算得到的总发射功率和基站能量效率满足预设条件时,获取当前为所述基站配置的基站天线数量。本实施例能够在计算得到合理的基站天线数量的前提下,减小计算的复杂度,降低运算量。

Antenna configuration method and device for distributed large-scale MIMO system

The embodiment of the invention is a method and apparatus for antenna configuration distributed MIMO system is provided, the method comprises: acquiring the parameters of base station; construction of K composite fading model base station capacity lower bound for the number of parameters to the base station antenna; total transmit power model all RF port to the number of days for the base line parameters the construction of the base station to the base station antenna; the number of parameters of the power consumption of base station construction model; energy efficiency model; initial iteration to obtain lower bounds of the design capacity, according to the initial iteration and the total transmit power of base station model and energy efficiency model, calculate the total transmission power and base station energy efficiency, and according to the calculation results, update the capacity lower bound, meet until the calculated total transmit power and base station energy efficiency preset condition, to get the current configuration of the base stations Antenna number. The embodiment of the invention can reduce the computational complexity and reduce the computation amount under the premise of calculating the reasonable number of base station antennas.

【技术实现步骤摘要】
用于分布式大规模MIMO系统的天线配置方法及装置
本专利技术涉及无线通信
,特别是涉及一种用于分布式大规模MIMO系统的天线配置方法及装置。
技术介绍
在分布式大规模MIMO(Multiple-InputMultiple-Output,多输入多输出)系统中,一个基站上通常设置有超过128根的基站天线,同时基站通过有线线缆分别与多个射频端口(radioport,RP)连接,这些射频端口分布在该基站覆盖范围下的蜂窝小区的不同位置处,每个射频端口上都部署有多个射频天线。分布式大规模MIMO系统通过配备大量的基站天线来进行收发,从而能够极大的提高数据的传输速率,提升系统的频谱效率。但是基站天线数量的增加势必会导致基站电路功耗的增加,从而使得基站的能量效率呈现不稳定的状态。因此,如何合理的配置基站天线的数量,优化基站的能量效率成为一个需要解决的问题。现有技术中,公开了一种应用遍历算法来配置基站天线数量的方案。具体地,该方法的过程为:针对分布式大规模MIMO系统中的任一基站,以K复合衰落下基站的容量下界为参数,构建基站能量效率模型,其中,容量下界以基站天线数量为参数;通过遍历算法,根据所构建的基站能量效率模型对能量效率进行遍历,计算得到该基站的基站天线数量。上述方法虽然可以对基站天线数量进行合理配置,但计算的复杂度较高,运算量较大。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于,提供一种用于分布式大规模MIMO系统的天线配置方法及装置,以在计算得到合理的基站天线数量的前提下,减小计算的复杂度,降低运算量。为达到上述目的,本专利技术实施例提供了一种用于分布式大规模MIMO系统的天线配置方法,应用于任一基站,所述方法包括:获取自身的基站参数;其中,所述基站参数包括所述基站到各射频端口间的距离、所述基站的射频端口数量、各射频端口的射频天线数量、所述基站分配的信道服从Gamma分布时的Gamma分布形状参数和Gamma分布数量参数、基站路损系数、所述基站接收信号的噪声功率、单位基站天线数量下基站电路功率、基带消耗功率和与所述基站连接的所有射频端口的总发射功率限制;根据所述基站到各射频端口间的距离、所述射频端口数量、所述Gamma分布形状参数、所述Gamma分布数量参数、所述基站路损系数和所述噪声功率,构建以基站天线数量为参数的K复合衰落下所述基站的容量下界模型;根据所述容量下界模型、所述基站的射频端口数量、各射频端口的射频天线数量,构建以基站天线数量为参数的所有射频端口的总发射功率模型;根据所述单位基站天线数量下基站电路功率,构建以基站天线数量为参数的基站消耗功率模型;根据所述容量下界模型、所述总发射功率模型、所述基站消耗功率模型和所述基带消耗功率,构建基站能量效率模型;获取预设的容量下界的迭代初值,根据所述迭代初值、所述总发射功率模型和所述基站能量效率模型,计算总发射功率和基站能量效率,并根据计算结果,更新容量下界,直到计算得到的总发射功率和基站能量效率满足预设条件时,获取当前为所述基站配置的基站天线数量;其中,所述预设条件为基站能量效率小于或等于目标基站能量效率,或者,总发射功率大于所述总发射功率限制。优选地,所述获取预设的容量下界的迭代初值,根据所述迭代初值、所述总发射功率模型和所述基站能量效率模型,计算总发射功率和基站能量效率,并根据计算结果,更新容量下界,直到计算得到的总发射功率和基站能量效率满足预设条件时,获取当前为所述基站配置的基站天线数量的步骤,包括:获取预设的容量下界的迭代初值,以及起始基站能量效率;将所述迭代初值确定为当前容量下界,并将所述起始基站能量效率确定为目标基站能量效率;根据所述当前容量下界计算基站能量效率和总发射功率;判断计算得到的基站能量效率是否小于或等于所述目标基站能量效率,或者,总发射功率是否大于所述总发射功率限制;如果计算得到的基站能量效率小于或等于所述目标基站能量效率,或者,总发射功率大于所述总发射功率限制,则根据当前容量下界计算并输出当前基站天线数量;如果计算得到的基站能量效率大于所述目标基站能量效率,且,总发射功率小于或等于所述总发射功率限制,则更新当前容量下界,将当前计算得到的基站能量效率确定为目标基站能量效率,并返回执行所述根据所述当前容量下界计算基站能量效率和总发射功率的步骤。优选地,所述容量下界的计算公式为:其中,所述C为所述容量下界,所述L为所述基站的射频端口数量,所述Nr为所述基站天线数量,所述Nt为各射频端口的射频天线数量,所述Dm为所述基站和第m个射频端口之间的距离,所述m=1,2,...,L,所述v为所述基站路损系数,所述km为所述Gamma分布形状参数,所述Ωm为所述Gamma分布数量参数,所述为Ruler’sdigamma方程,所述为所述基站接收信号的信噪比,P为所述总发射功率,σ2为所述噪声功率。优选地,所述基站能量效率的计算公式为:其中,Pc(Nr)=Nrpc其中,所述η(C,Nr)为所述基站能量效率,所述Pt(C,Nr)为所述总发射功率,所述Pc(Nr)为所有基站天线数量下的总基站电路功率,所述Pb为所述基带消耗功率,所述pc为所述单位基站天线数量下基站电路功率。优选地,所述如果计算得到的基站能量效率大于当前的基站能量效率,且,总发射功率小于或等于所述总发射功率限制,则更新当前的容量下界的步骤,包括:获取预设的起始松弛参数amin;如果计算得到的基站能量效率大于当前的基站能量效率,且,总发射功率小于或等于所述总发射功率限制,判断是否大于0;如果是,则将确定为当前基站天线数量;如果否,则将确定为当前基站天线数量;将ai·Ci确定为当前容量下界,将ai确定为当前松弛度参数;其中,所述a的取值范围为[amin,amax],ai=amax-φ×(Ci-C0),为所述a的变化速率,i=0,1,2,...为迭代次数,a0=amin,所述C的取值范围为[C0,Cmax],所述C0为所述迭代初值,所述Cmax为容量下界最大值,所述amax为松弛度参数最大值。本专利技术实施例还提供了一种用于分布式大规模MIMO系统的天线配置装置,应用于任一基站,所述装置包括:第一获取模块,用于获取自身的基站参数;其中,所述基站参数包括所述基站到各射频端口间的距离、所述基站的射频端口数量、各射频端口的射频天线数量、所述基站分配的信道服从Gamma分布时的Gamma分布形状参数和Gamma分布数量参数、基站路损系数、所述基站接收信号的噪声功率、单位基站天线数量下基站电路功率、基带消耗功率和与所述基站连接的所有射频端口的总发射功率限制;第一构建模块,用于根据所述基站到各射频端口间的距离、所述射频端口数量、所述Gamma分布形状参数、所述Gamma分布数量参数、所述基站路损系数和所述噪声功率,构建以基站天线数量为参数的K复合衰落下所述基站的容量下界模型;第二构建模块,用于根据所述容量下界模型、所述基站的射频端口数量、各射频端口的射频天线数量,构建以基站天线数量为参数的所有射频端口的总发射功率模型;第三构建模块,用于根据所述单位基站天线数量下基站电路功率,构建以基站天线数量为参数的基站消耗功率模型;第四构建模块,用于根据所述容量下界模型、所述总发射功率模型、所述基站消耗功率模型和所述基带消耗功率,本文档来自技高网...
用于分布式大规模MIMO系统的天线配置方法及装置

【技术保护点】
一种用于分布式大规模MIMO系统的天线配置方法,其特征在于,应用于任一基站,所述方法包括:获取自身的基站参数;其中,所述基站参数包括所述基站到各射频端口间的距离、所述基站的射频端口数量、各射频端口的射频天线数量、所述基站分配的信道服从Gamma分布时的Gamma分布形状参数和Gamma分布数量参数、基站路损系数、所述基站接收信号的噪声功率、单位基站天线数量下基站电路功率、基带消耗功率和与所述基站连接的所有射频端口的总发射功率限制;根据所述基站到各射频端口间的距离、所述射频端口数量、所述Gamma分布形状参数、所述Gamma分布数量参数、所述基站路损系数和所述噪声功率,构建以基站天线数量为参数的K复合衰落下所述基站的容量下界模型;根据所述容量下界模型、所述基站的射频端口数量、各射频端口的射频天线数量,构建以基站天线数量为参数的所有射频端口的总发射功率模型;根据所述单位基站天线数量下基站电路功率,构建以基站天线数量为参数的基站消耗功率模型;根据所述容量下界模型、所述总发射功率模型、所述基站消耗功率模型和所述基带消耗功率,构建基站能量效率模型;获取预设的容量下界的迭代初值,根据所述迭代初值、所述总发射功率模型和所述基站能量效率模型,计算总发射功率和基站能量效率,并根据计算结果,更新容量下界,直到计算得到的总发射功率和基站能量效率满足预设条件时,获取当前为所述基站配置的基站天线数量;其中,所述预设条件为基站能量效率小于或等于目标基站能量效率,或者,总发射功率大于所述总发射功率限制。...

【技术特征摘要】
1.一种用于分布式大规模MIMO系统的天线配置方法,其特征在于,应用于任一基站,所述方法包括:获取自身的基站参数;其中,所述基站参数包括所述基站到各射频端口间的距离、所述基站的射频端口数量、各射频端口的射频天线数量、所述基站分配的信道服从Gamma分布时的Gamma分布形状参数和Gamma分布数量参数、基站路损系数、所述基站接收信号的噪声功率、单位基站天线数量下基站电路功率、基带消耗功率和与所述基站连接的所有射频端口的总发射功率限制;根据所述基站到各射频端口间的距离、所述射频端口数量、所述Gamma分布形状参数、所述Gamma分布数量参数、所述基站路损系数和所述噪声功率,构建以基站天线数量为参数的K复合衰落下所述基站的容量下界模型;根据所述容量下界模型、所述基站的射频端口数量、各射频端口的射频天线数量,构建以基站天线数量为参数的所有射频端口的总发射功率模型;根据所述单位基站天线数量下基站电路功率,构建以基站天线数量为参数的基站消耗功率模型;根据所述容量下界模型、所述总发射功率模型、所述基站消耗功率模型和所述基带消耗功率,构建基站能量效率模型;获取预设的容量下界的迭代初值,根据所述迭代初值、所述总发射功率模型和所述基站能量效率模型,计算总发射功率和基站能量效率,并根据计算结果,更新容量下界,直到计算得到的总发射功率和基站能量效率满足预设条件时,获取当前为所述基站配置的基站天线数量;其中,所述预设条件为基站能量效率小于或等于目标基站能量效率,或者,总发射功率大于所述总发射功率限制。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取预设的容量下界的迭代初值,根据所述迭代初值、所述总发射功率模型和所述基站能量效率模型,计算总发射功率和基站能量效率,并根据计算结果,更新容量下界,直到计算得到的总发射功率和基站能量效率满足预设条件时,获取当前为所述基站配置的基站天线数量的步骤,包括:获取预设的容量下界的迭代初值,以及起始基站能量效率;将所述迭代初值确定为当前容量下界,并将所述起始基站能量效率确定为目标基站能量效率;根据所述当前容量下界计算基站能量效率和总发射功率;判断计算得到的基站能量效率是否小于或等于所述目标基站能量效率,或者,总发射功率是否大于所述总发射功率限制;如果计算得到的基站能量效率小于或等于所述目标基站能量效率,或者,总发射功率大于所述总发射功率限制,则根据当前容量下界计算并输出当前基站天线数量;如果计算得到的基站能量效率大于所述目标基站能量效率,且,总发射功率小于或等于所述总发射功率限制,则更新当前容量下界,将当前计算得到的基站能量效率确定为目标基站能量效率,并返回执行所述根据所述当前容量下界计算基站能量效率和总发射功率的步骤。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述容量下界的计算公式为:其中,所述C为所述容量下界,所述L为所述基站的射频端口数量,所述Nr为所述基站天线数量,所述Nt为各射频端口的射频天线数量,所述Dm为所述基站和第m个射频端口之间的距离,所述m=1,2,...,L,所述v为所述基站路损系数,所述km为所述Gamma分布形状参数,所述Ωm为所述Gamma分布数量参数,所述为Ruler’sdigamma方程,所述为所述基站接收信号的信噪比,P为所述总发射功率,σ2为所述噪声功率。4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基站能量效率的计算公式为:其中,Pc(Nr)=Nrpc其中,所述η(C,Nr)为所述基站能量效率,所述Pt(C,Nr)为所述总发射功率,所述Pc(Nr)为所有基站天线数量下的总基站电路功率,所述Pb为所述基带消耗功率,所述pc为所述单位基站天线数量下基站电路功率。5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述如果计算得到的基站能量效率大于当前的基站能量效率,且,总发射功率小于或等于所述总发射功率限制,则更新当前的容量下界的步骤,包括:获取预设的起始松弛参数amin;如果计算得到的基站能量效率大于当前的基站能量效率,且,总发射功率小于或等于所述总发射功率限制,判断是否大于0;如果是,则将确定为当前基站天线数量;如果否,则将确定为当前基站天线数量;将ai·Ci确定为当前容量下界,将ai确定为当前松弛度参数;其中,所述a的取值范围为[amin,amax],为所述a的变化速率,i=0,1,2,...为迭代次数,a0=amin,所述C的取值范围为[C0,Cmax],所述C0为所述迭代初值,所述Cmax为容量下界最大值,所述amax为松弛...

【专利技术属性】
技术研发人员:李立华田辉卢光延杜刘通张平
申请(专利权)人:北京邮电大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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