分布式天线系统的优化方法技术方案

本发明专利技术涉及分布式天线系统技术领域，公开了一种分布式天线系统的优化方法，所述分布式天线系统的网络结构为单蜂窝小区网络内，随机分布

【技术实现步骤摘要】
分布式天线系统的优化方法


[0001]本专利技术涉及分布式天线系统
，特别涉及一种分布式天线系统的优化方法
。

技术介绍

[0002]无线通信系统的发展造成了能源消耗的急剧增加，移动通信产业的耗能跻身信息产业耗能的前列，绿色通信系统迫在眉睫
。
在此背景下，无线通信系统的性能指标要求提高为既要最大化服务质量又要最小化能量消耗，于是，能量效率作为衡量绿色通信系统的标准之一，现有这方面的算法主要包括最优天线选择节能算法
、
递减算法
、
递增算法
、
最大范数节能算法和单功率控制算法等，这些算法虽然能获得最高的信道容量或能量效率性能，但是计算复杂度太高，消耗时间太长
。
现有算法只考虑每个天线只服务于单个用户，从而造成了天线资源的严重浪费，对系统的能量效率的优化效果并不明显
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种分布式天线系统的优化方法，通过选取用户一定距离范围内的天线后，利用拉格朗日函数和次梯度得到各个天线的最优发送功率，从而推导出相应的能量效率性能表达式，得到最优的能量效率，在用户和天线随机分布的单蜂窝小区网络内，能获得较好的性能
。
[0004]本专利技术提供了一种分布式天线系统的优化方法，所述分布式天线系统的网络结构为单蜂窝小区网络内，随机分布
L
根天线和
K
个用户，所有天线相互独立，所述天线与基站的接通方式是通过光纤或同轴电缆，单根天线同时服务于多个用户，或单个用户同时由多根天线为其服务，其优化方法包括：
[0005]S1、
初始化拉格朗日函数中参数
λ
、
μ
，使得迭代次数最大值
t
max
＝
10
，误差容忍值
s1＝
s2＝
10
‑6，初始迭代次数
t
＝0，
q(0)
＝0；
[0006]S2、
根据第一公式计算系统条件下天线的传输功率
P
l,k
(t)
，同时根据第二公式和第三公式更新参数
λ
、
μ
，并更新迭代次数使得
t
＝
t+1
；
[0007]S3、
判断条件
||
λ
(t)+1)
‑
λ
(t)||<s1和
||
μ
(t+1)
‑
μ
(t)||<s2或者
t
＝
t
max
是否满足，若满足1个条件则算法收敛，输出功率
P
l,k
(t+1)
，进行步骤
S4
，否则返回步骤
S2
；
[0008]S4、
根据第四公式计算能量效率，判断条件
|R
total
P
l,k
(t+1)
‑
q(t+1)P
total
P
l,k
(t+1)|<s2和条件
t
＝
t
max
是否满足，若满足其中1个条件则算法收敛，输出最优功率根据第五公式计算最优功率下系统的能量效率值算法结束，否则进行步骤
S5
；
[0009]S5、
设置更新迭代次数
t
＝
t+1
，返回步骤
S2。
[0010]进一步地，所述分布式天线系统中，天线的传输功率为
P
l,k
，其中
l、k
分别为第
l
根天线和第
k
个用户，第
k
个用户接收到的信息为：
[0011][0012]其中，
x
l
是天线
l
的发射信号，满足
z
k
是方差为
δ2的加性高斯白噪声，
h
l,k
是响应的衰落信道增益；
[0013]系统消耗的总功率损耗包括静态功率损耗
P
s
和动态功率损耗
P
d
：
[0014]P
total
＝
P
s
+P
d
[0015]静态功率损耗由电路功率消耗和回程功率消耗组成：
[0016]P
s
＝
LP
circuit
+KP
equipment
+P
base
+P
return
[0017]其中，
P
circuit
是每根天线的固定电路功率损耗，
P
equipment
是每个用户设备的功率损耗，
P
base
是基站的信号处理功率损耗，
P
return
是回程链路的信号传输功率损耗；
[0018]动态功率损耗表示天线消耗的信号传输功率：
[0019][0020]其中，
τ
是功放效率，
P
l,k
与天线服务的用户数及天线与用户间的信道增益有关，
v
l,k
是信道增益比例系数，其值与天线多用户分配功率的比值有关
。
[0021]进一步地，步骤
S2
中，第一公式为：
[0022][0023]其中，利用拉格朗日函数
L(P,
λ
,
μ
)
对
P
l,k
求导并令其等于0，得到如上公式
。
[0024]进一步地，步骤
S2
中，第二公式和第三公式为：
[0025]λ
l
(t+1)
＝
[
λ
l
(t)
‑
δ
(t)
Δλ
l
(t)]+
[0026]μ
k
(t+1)
＝
[
μ
k
(t)
‑
ω
(t)
Δμ
k
(t)]+
[0027]其中，
[x]+
＝
max[0,x]，
Δλ
l
、
Δμ
k
与优化条件
B1、B2相关，
B1表示每个用户的最低链路需求，
B2表示每根天线在传输信号时总功率不超过最大传输功率
P
max
，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种分布式天线系统的优化方法，其特征在于，所述分布式天线系统的网络结构为单蜂窝小区网络内，随机分布
L
根天线和
K
个用户，所有天线相互独立，所述天线与基站的接通方式是通过光纤或同轴电缆，单根天线同时服务于多个用户，或单个用户同时由多根天线为其服务，其优化方法包括：
S1、
初始化拉格朗日函数中参数
λ
、
μ
，使得迭代次数最大值
t
max
＝
10
，误差容忍值
s1＝
s2＝
10
‑6，初始迭代次数
t
＝0，
q(0)
＝0；
S2、
根据第一公式计算系统条件下天线的传输功率
P
l
，
k
(t)
，同时根据第二公式和第三公式更新参数
λ
、
μ
，并更新迭代次数使得
t
＝
t+1
；
S3、
判断条件
||
λ
(t+1)
‑
λ
(t)||
＜
s1和
||
μ
(t+1)
‑
μ
(t)||
＜
s2或者
t
＝
t
max
是否满足，若满足1个条件则算法收敛，输出功率
P
l
，
k
(t+1)
，进行步骤
S4
，否则返回步骤
S2
；
S4、
根据第四公式计算能量效率，判断条件
|R
total
P
l
，
k
(t+1)
‑
q(t+1)P
total
P
l
，
k
(t+1)|
＜
s2和条件
t
＝
t
max
是否满足，若满足其中1个条件则算法收敛，输出最优功率根据第五公式计算最优功率下系统的能量效率值算法结束，否则进行步骤
S5
；
S5、
设置更新迭代次数
t
＝
t+1
，返回步骤
S2。2.
根据权利要求1所述的分布式天线系统的优化方法，其特征在于，所述分布式天线系统中，天线的传输功率为
P
l
，
k
，其中
l、k
分别为第
l
根天线和第
k
个用户，第
k
个用户接收到的信息为：其中，
x
l
是天线
l
的发射信号，满足
z
k
是方差为
δ2的加性高斯白噪声，
h
l
，
k
是响应的衰落信道增益；系统消耗的总功率损耗包括静态功率损耗
P
s
和动态功率损耗
P
d
：
P
total
＝
P
s
+P
d
静态功率损耗由电路功率消耗和回程功率消耗组成：
P
s
＝
LP
circuit
+KP
equipment
+P
base
+P
return

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓钦，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：