一种基于不完全信道信息的大规模MIMO系统频谱效率优化的功率分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于不完全信道信息的大规模MIMO系统频谱效率优化的功率分配方法，本发明专利技术采用不完全信道状态信息，首先对信道进行估计，以规模MIMO系统的频谱效率最大化为优化目标，把大规模MIMO系统中各个用户的发射功率作为变量，将最大传输功率作为约束，建立频谱效率优化问题。通过凹凸过程法(concave‑convex procedure,CCCP)，将非凹的目标函数的凸函数部分在指定点泰勒展开转换为凹函数，然后通过梯度下降法求解出功率分配方案。本发明专利技术所提出的方法有效地解决了大规模MIMO系统中频谱效率这一非凹问题的功率分配，可以提供与强烈搜索法近乎相同的功率分配方案，并拥有更低的复杂度。

A power allocation method for spectrum efficiency optimization of large-scale MIMO system based on incomplete channel information

【技术实现步骤摘要】
一种基于不完全信道信息的大规模MIMO系统频谱效率优化的功率分配方法
：本专利技术属于移动通信领域，涉及移动通信系统的资源分配方法，尤其是涉及一种基于不完全信道信息的大规模MIMO系统频谱效率优化的功率分配方法。
技术介绍
：作为最令人瞩目的5G技术之一，大规模多入多出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)天线系统拥有出色的抗干扰能力，组成天线成本低，功效高，并且可以显著提升频谱效率以及能量效率。国际电信联盟于2015年发布的5G通信系统中包括频谱效率在内的八大性能指标，要求将频谱效率提升至IMT-Advanced的3倍，如何提升频谱效率以满足未来通信需求已成为一个热门课题。对于频谱效率的研究一直是大规模MIMO系统中的一个热点问题。在文献1(NgoHQ,LarssonEG,MarzettaTL.EnergyandspectralefficiencyofverylargemultiuserMIMOsystems[J].IEEETransactionsonCommunications,2013,6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于不完全信道信息的大规模MIMO系统频谱效率优化的功率分配方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)首先对上行大规模MIMO系统进行模型构建，考虑基站配备有M根发射天线，服务K个单天线用户，信道模型为服从复高斯分布的小尺度衰落，以及包含路径损耗与阴影衰落的大尺度衰落；/n(2)对用户到基站间的信道进行估计，假设信道估计存在误差，实际信道矩阵H与信道估计矩阵

【技术特征摘要】
1.一种基于不完全信道信息的大规模MIMO系统频谱效率优化的功率分配方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)首先对上行大规模MIMO系统进行模型构建，考虑基站配备有M根发射天线，服务K个单天线用户，信道模型为服从复高斯分布的小尺度衰落，以及包含路径损耗与阴影衰落的大尺度衰落；
(2)对用户到基站间的信道进行估计，假设信道估计存在误差，实际信道矩阵H与信道估计矩阵关系为其中E为信道估计误差；
(3)将用户最大发射功率作为约束条件，构建出基于不完全信道状态信息的频谱效率优化问题；
(4)将步骤(3)中得到的优化函数的减数项在p0处泰勒展开，得到一个新的凹函数，并引入对数障碍函数将带约束的优化问题转换为无约束的优化问题；
(5)利用凹凸过程法，结合梯度下降法求解出功率分配方案。


2.根据权利要求1所述的基于不完全信道信息的大规模MIMO系统频谱效率优化的功率分配方法，其特征在于：基站处的接收信号为：
y＝GP1/2x+n
其中，G＝HD1/2为基站与用户间的信道矩阵，H为瑞利衰落，D是一个K×K的对角矩阵，表示路径损耗与阴影衰落，zk为均值为σk的对数正态分布，rk代表第k个用户与基站的距离，v是路径损耗指数，rh为参考距离，x是K×1的发射信...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪曦，虞湘宾，杜雨衡，滕涛，王光英，黎宁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32