能效公平无蜂窝网络的资源分配及预编码方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能效公平无蜂窝网络的资源分配及预编码方法与装置，包括：多个基站、多个终端以及多个智能超表面，所述基站通过正交频分多址方式分配载波。在传统的无蜂窝网路中引入智能超表面，使用智能超表面做通信中继对信道环境进行调控，从而以一种低成本方式提高网络能效；针对该网络提出一套资源分配方案与预编码方案，通过对网络能效公平的最优能效模型的建立以及通过分式型规划、拉格朗日对偶等方法联合优化了网络模型中的各变量，从而有效提升上行网络中最差能效终端的性能，在所提出的资源分配方案及预编码方案下可获得相比传统网络更好的性能。统网络更好的性能。统网络更好的性能。

【技术实现步骤摘要】
能效公平无蜂窝网络的资源分配及预编码方法与装置


[0001]本专利技术涉及无线移动通信
，尤其涉及一种能效公平无蜂窝网络的资源分配及预编码方法与装置。

技术介绍

[0002]网络技术是提高无线通信容量的核心技术之一。相比于4G网络，5G网络容量将会达到原来的1000倍左右。如图1所示，在目前广泛布置的蜂窝网络中，在小区中的终端一般是被一个基站来服务，因此处于小区边界处的终端通常会受到来自旁边小区的严重的小区间干扰。超密集网络(Ultra
‑
Dense Network,UDN)是一种进一步提升网络容量的通信备选技术。超密集网络的核心思想是增大网络基站数以及减小蜂窝网络的小区大小。然而，随着小区密度的增加，小区间干扰会不断增大。协作理论已经证明，网络性能上界受小区间干扰影响，即说明小区间干扰已经成为限制超密集网络容量的瓶颈。这个内在的问题是由蜂窝网络的特点所决定的，难以找到方法解决。
[0003]为了解决这一问题，一种新的称为无蜂窝网络的概念被提出。相比传统以小区为中心的网络，无蜂窝网络是一种以终端为中心的网络，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能效公平无蜂窝网络的资源分配及预编码方法，所述方法应用于所述无蜂窝网络，其特征在于，所述无蜂窝网络包括：多个基站、多个终端以及多个智能超表面，所述基站通过正交频分多址方式分配载波；所述方法包括：建立实现网络能效公平的最优能效模型；通过分式型丁克尔巴赫方法优化最优能效模型；通过拉格朗日对偶法优化最优能效模型得到拉格朗日乘子；通过拉格朗日乘子依次优化最优能效模型中的各个变量，使得最优能效模型收敛，得到网络能效公平的资源分配方案及智能超表面预编码方案。2.根据权利要求1所述的能效公平无蜂窝网络的资源分配及预编码方法，其特征在于，所述将建立实现网络能效公平的最优能效模型，包括：所述无蜂窝网络假设包括B个基站、Q个智能超表面以及K个终端，在第b个基站上布置M个天线，第q个智能超表面包含N个单元，采用正交频分多址实现网络上行传输，其中包含有P个子载波；信道模型h
b，k，p
∈C
M
×1，f
q，k，p
∈C
N
×1，G
b，q，b
∈C
N
×
M
表示对于所有的k∈[K]，b∈[B]，p∈[P]，q∈[Q]的从终端k到基站b的子载波p上的频域信道，假设所有信道状态信息在基站处是已知的，对于所有q∈[Q]，令Θ
q
：＝diag(θ
q
)＝diag([θ
q，1
，...，θ
q，N
]
T
)上式表示第q个智能超表面的相移矩阵，θ
q
表示反射系数，其可以取值于连续集合也可以取值于离散集合；对所有k和p，表示终端k在子载波p上传输的数据，并假设k和p均为具有零均值和单位方差的独立同分布的高斯随机变量，令y
b，kp
∈C
M
×1表示终端k发出、经过子载波p而到达第b个基站的信号，可以被写为上式中，W
k，p
表示第k个终端在第p个子载波上的传输功率，z
b，p
∈C
M
×1表示基站b在子载波p上的加性高斯白噪声，其中表示终端k和基站b在子载波p上的等效信道，包括一个直射信道和Q个反射信道，在基站处组合后，它可以由合并向量w
b，p
∈C
M
×1表示，而的解码信噪比为
定义则和速率R
k
可表示为其中ρ
k，p
表示一个指示子载波p是否被分配给终端k的示性变量；为了实现能效公平，定义发送功率W
k
和终端k的总功耗为：为：其中因数Ak，分别表示能量转换效率和终端k的静态功耗，因此，终端k的能效可表示为因此，实现网络能效公平的最优能效模型形式化地描述为：因此，实现网络能效公平的最优能效模型形式化地描述为：因此，实现网络能效公平的最优能效模型形式化地描述为：因此，实现网络能效公平的最优能效模型形式化地描述为：因此，实现网络能效公平的最优能效模型形式化地描述为：因此，实现网络能效公平的最优能效模型形式化地描述为：其中C1表示满足终端的速率要求，表示所需的传输速率，C2表示发射功率约束，表示最大发射功率，C3表示智能超表面相移约束条件，C4和C5表示正交频分多址载波分配要求。3.根据权利要求2所述的能效公平无蜂窝网络的资源分配及预编码方法，其特征在于，所述通过分式型丁克尔巴赫算法优化最优能效模型，包括：根据丁克尔巴赫方法最优能效模型的最优公平能效η
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘坤瓒，戴凌龙，张子健，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：