【技术实现步骤摘要】
基于自适应粒子群功率分配的能效优化方法、装置及设备
[0001]本专利技术属于大规模MIMO系统无线通信
，具体涉及一种基于自适应粒子群功率分配的能效优化方法、装置及设备。
技术介绍
[0002]大规模MIMO系统通过在基站端配置数以百千计数量的天线，利用多径散射，获得空间分集增益以及空间复用增益，从而能够使得系统在原有带宽的情况下大幅度提升系统频效、能效以及无线链路的可靠性，已成为5G的关键技术之一。无线通信系统传输数据一般有两种复用双工方式——TDD(时分双工)和FDD(频分双工)，而在大规模MIMO系统中，为了方便利用同一相干时间内上下行信道的互易性，采用TDD模式。用户与基站之间的位置关系以及周围环境不同，使得用户与基站间的信道增益不同，信号在信道传输过程中的衰落程度也有差异。在进行上行数据传输时，由于用户间信道的非正交性，用户之间传输的信号会存在相互在干扰，这就使得基站端接收到的信号包含了有用信号的同时也包含了干扰信号，影响整个通信系统的性能。功率控制一直都是通信系统研究中的热点问题之一。在大规模MIMO系统...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于自适应粒子群功率分配的能效优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，初始化小区内的各个基站位置以及各个用户的位置；S2，根据各个基站位置以及各个用户的位置，计算大尺度衰落因子β以及信道的协方差矩阵R；S3，接收上行导频信号，同时结合大尺度衰落因子β和信道的协方差矩阵R，采用MMSE方法对信道进行估计；S4，根据估计的信道推导系统的信干噪比SINR表达式，并根据香农容量定理计算频效，同时结合系统的功耗模型建立系统的能效优化模型；S5，对所述能效优化模型，根据优化目标函数，利用自适应粒子群算法在固定导频功率的基础上，进行用户的数据功率分配。2.根据权利要求1所述的基于自适应粒子群功率分配的能效优化方法，其特征在于，步骤S2中，大尺度衰落因子表示为：其中，表示阴影衰落，其对数服从高斯分布服从高斯分布服从高斯分布表示小区l中第i个用户到小区j中心的基站的距离，r0表示小区的半径；α表示信号传输过程中的路径损耗数。信道的协方差矩阵R根据高斯局部散射模型的近似解求取，且满足：信道的协方差矩阵R根据高斯局部散射模型的近似解求取，且满足：其中，β表示大尺度衰落因子，d
H
为天线的空间距离，M为基站配置的天线数目，为用户的到达角。3.根据权利要求2所述的基于自适应粒子群功率分配的能效优化方法，其特征在于，步骤S3具体包括：在导频发射阶段，将在小区j中基站接收到的信号表示为:其中，p
jk
表示小区j中的第k个用户发射导频的功率，为小区j中的第k个用户发射的导频序列；表示基站接收端的加性高斯白噪声，其服从独立同分布CN～(0，σ
p
)；对上式两边同时乘以得到：
其中，由于采用正交导频，值为0；采取最小均方误差估计的方法，根据进行信道估计，其中，小区l中的第k个用户与基站j之间的信道估计值可以表示为：基站j之间的信道估计值可以表示为：其中P
li
表示与小区l中的用户i发射相同导频的用户集合。因此，在上行数据发射阶段，基站j接收到的数据表示为：对接收信号采用最大比合并接收，即接收矢量为：所以，小区j中用户k的发射信号用下式表示：其中，第一项为有用信号；第二项为小区内干扰；剩下部分为小区间干扰以及其他非相关噪；s
jk
表示小区j中用户k的发送信号。4.根据权利要求3所述的基于自适应粒子群功率分配的能效优化方法，其特征在于，步骤S4中，
通过香农容量定理可知系统的频效的下界表示为：优化问题表示为：优化问题表示为：优化问题表示为：其中，表示小区j中的基站接收到的小区j内第k个用户信号的信干噪比，p
li
表示分配给小区j中用户i的数据功率，V
jk
表示接收组合矢量，表示小区j的基站与小区内第k个用户间信道的估计值，表示信道矩阵的估计误差矩阵，表示噪声功率，为M
j
阶的单位矩阵，EE
UL
表示大规模MIMO上行传输过程的系统能效，τ
c
表示相干块的总长度，τ
u
表示传输上行数据的相干块长度，M为基站配备的天线数量，p
r
为上行数据传输时天线的射频链路消耗的功率，p
s
为大规模MIMO系统传输数据过程中消耗的静态电功耗，p
max
是每个小区中所有用户在上行传输过程中的最大的电功率,R
min
是我们所考虑的最小用户传输速率限制。5.根据权利要求4...
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