基于二次变换的超大规模MIMO通信系统功率分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于二次变换的超大规模MIMO(多输入多输出)通信系统功率分配方法，包括：根据系统参数和优化准则分别建立系统和速率最大化和用户速率公平性最优化的两个优化模型，分别确定相应的约束条件；利用二次变换进行凸目标函数近似，根据二次变换思想，针对两个不同的功率分配优化问题，设计相应的凸优化算法对最优功率分配方案进行设计，得到第一功率分配方案和第二功率分配方案。基站端可根据实际业务情况，按照以系统和速率最大化准则或用户速率公平性最优化准则，选择本发明专利技术得到的第一功率分配方案或第二功率分配方案，以实现系统和速率的最大化或保证不同信道条件的用户的速率公平性最优化。

【技术实现步骤摘要】
基于二次变换的超大规模MIMO通信系统功率分配方法
本专利技术属于通信系统
，具体的说是一种基于二次变换的超大规模MIMO(多输入多输出)通信系统功率分配方法。
技术介绍
在多用户大规模通信系统中，由于不同用户位置随机分布，信道状况各不相同，并且存在多用户信号间干扰，需要根据用户的位置和信道状况进行合理的功率分配。功率分配问题是通信系统中的基础性问题，功率分配问题有两个典型的优化目标，一个是在总的发射功率的约束下，对系统加权和速率进行最大化，另一个是在总的发射功率的约束下，对系统中各用户的功率分配公平性进行最优化。在高信噪比情况下，由于信道是用户间干扰主导，那么可以在基站发射信号前，在基带利用基于迫零的预编码(ZF)对信号进行处理以达到对用户干扰进行消除的目的，此时可以利用基于几何规划等方法进行功率分配问题求解，而在低信噪比情况下，由于信道是噪声主导，较为常用的是基于最大比发送(MRT)的预编码方案，相较于基于迫零的预编码方案，可以得到更优的性能以及较低的计算复杂度，因为MRT只需要对信道矩阵进行转置运算(计算复杂度为O(1))，而ZF需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二次变换的超大规模MIMO通信系统功率分配方法，其特征是在单小区下行多用户通信场景中，基站配备有N

【技术特征摘要】
1.一种基于二次变换的超大规模MIMO通信系统功率分配方法，其特征是在单小区下行多用户通信场景中，基站配备有NT个天线，同时服务K个单天线的用户，且满足NT＞＞K；该分配方法包括以下步骤：
步骤1、利用式(1)确定第k个用户的下行链路速率Rk：



式(1)中，Ηk表示第k个用户的信道，且Ηk∈H，H表示信道矩阵；Wk表示基站发送给第k个用户的信号分量所对应的预编码向量，且Wk∈W，W为预编码矩阵；pk是基站分配给第k个用户的功率，且pk∈P，P为功率分配矩阵，σk表示第k个用户信号中的加性高斯白噪声的标准差；k,j∈[1,K]；pj表示基站分配给除第k个用户以外的所有用户中的第j个用户的功率；
步骤2、建立以系统和速率最大化为优化目标的功率分配优化模型，并求解得到第一功率分配方案；
步骤2.1、利用式(2)建立以系统和速率最大化为优化目标f0(P)的功率分配优化模型：



式(2)中，wk表示第k个用户速率对应的权重，Pmax表示基站最大功率；
步骤2.2、令pk＝Pmax/K，即初始状态为平均分配功率；
步骤2.3、利用式(3)构建内部功率分配优化模型：



式(3)中，γk表示第k个用户的SINR；
步骤2.4、利用式(4)构建外部功率分配优化模型：



式(4)中，γ表示所有用户的SINR构成的矩阵；
步骤2.5、利用式(5)得到内部功率分配优化模型的结果：



步骤2.6、引入式(6)二次变换中间辅助变量yk，利用式(7)构建最终外部功率分配优化模型：

【专利技术属性】
技术研发人员：周武旸，柴名扬，邱振堃，赵明，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34