超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法

发明专利有效专利

申请号：
CN202110748696.6
IPC分类号：H04B7/0413;H04B7/0426;H04B7/0456
申请日期：
2021-07-02
申请人：
南京邮电大学

基础信息

权利要求

说明书

PDF全文

法律信息

引证文献

著录项信息

专利名称	超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法
申请号	CN202110748696.6	申请日期	2021-07-02
法律状态	实质审查	申报国家	中国
公开/公告日	2021-10-01	公开/公告号	CN113472403A
优先权	暂无	优先权号	暂无
主分类号	H04B7/0413 ? IPC结构图谱： H 电学 H9 电学 H04 电通信技术 H04B 传输〔4〕 H04B7/00 无线电传输系统，即使用辐射场的（H04B 10/00，H04B 15/00优先） H04B7/02 分集系统；多天线系统，即使用多个天线发射或接收（RAKE接收机入H04B1/7115） H04B7/04 使用两个或多个空间独立的天线〔1，2006.01，2017.01〕 H04B7/0413 MIMO系统〔2017.01〕	IPC分类号	H;0;4;B;7;/;0;4;1;3;;;H;0;4;B;7;/;0;4;2;6;;;H;0;4;B;7;/;0;4;5;6查看分类表>
申请人	南京邮电大学	申请人地址	江苏省南京市栖霞区文苑路9号变更专利地址、主体等相关变化，请及时变更，防止失效
权利人	南京邮电大学	当前权利人	南京邮电大学
发明人	张军;刘同顺;蔡曙;王海荣;朱洪波
代理机构	南京苏科专利代理有限责任公司	代理人	姚姣阳

摘要

本发明公开了一种超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，包括：构建超大规模MIMO下行的无线传输系统，无线传输系统包括超大规模天线的基站和多个单天线用户组，每个单天线用户组均有各自的可视区域，可视区域包括交叠区域和不交叠区域；基站采用规则化迫零预编码发送信号给所有用户，计算所有用户的总速率；根据总速率，计算得到最优的发送功率。相较于现有技术，本发明通过规则化迫零预编码来计算系统的总速率表达式，通过交替迭代的算法得到交叠区域天线的最优发送功率，使得系统的总传输速率能够得到最大程度的提升，进一步的，当交叠区域天线的最优发送功率为零时，可以提高系统的能量效率。

1.一种超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其特征在于，包括以
下步骤：
S1、构建超大规模MIMO下行的无线传输系统，所述无线传输系统包括超大规模天线的
基站和多个单天线用户组，每个单天线用户组均有各自的可视区域，所述可视区域包括交
叠区域和不交叠区域；
S2、所述基站采用规则化迫零预编码发送信号给所有用户，计算所有用户的总速率；
S3、根据所述总速率，计算得到最优的发送功率。
2.根据权利要求1所述的超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其
特征在于：定义所述基站有N根天线，所述单天线用户组设有T组，第t个单天线用户组有Kt
个单天线用户，其中，当t＝1时，第1个单天线用户组的可视区域由N1根专有天线和N12根交
叠天线组成，当t＝T时，第T个单天线用户组的可视区域由NT根专有天线和N(T‑1)T根交叠天
线组成；当1天线组成；Nt为专有区域的天线数，N(t‑1)t、Nt(t+1)为交叠区域的天线数。
3.根据权利要求2所述的超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其
特征在于：所述第t个单天线用户组的专有信道建模为：
所述第t‑1个单天线用户组与第t个单天线用户组的左交叠信道建模为：
所述第t个单天线用户组与第t+1个单天线用户组的右交叠信道建模为：
其中，和
分别表示专有信道、左交叠信道和右交叠信道的信道向量；Rt,k、R(t‑1)t,k
和Rt(t+1)，k表示发射天线的相关矩阵，其维度分别为Nt×Nt、N(t‑1)t×N(t‑1)t和Nt(t+1)×Nt(t+1)；
xt,k、x(t‑1)t,k和xt(t+1),k表示信道的随机分量，分别服从均值为0、方差分别为和
的复高斯分布。
4.根据权利要求1所述的超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其
特征在于，所述S2包括如下步骤：
S21、采用规则化迫零预编码计算单天线用户组的预编码矩阵；
S22、计算第1个单天线用户组中用户的信干燥比γ1,k；
S23、计算第T个单天线用户组中用户的信干燥比γT,k；
S24、计算第t个单天线用户组中用户的信干燥比γt,k，其中，15.根据权利要求4所述的超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其
特征在于，所述S21包括：定义第t个单天线用户组的左交叠信道、专有信道和右交叠信道的
预编码矩阵分别为G(t‑1)t、Gt和Gt(t+1)，所述G(t‑1)t、Gt和Gt(t+1)分别是大小为N(t‑1)t×(Kt‑1+
Kt)、Nt×Kt和Nt(t+1)×(Kt+Kt+1)的矩阵，根据所述规则化迫零预编码，左交叠信道H(t‑1)t、专
有信道Ht和右交叠信道Ht(t+1)的预编码矩阵G(t‑1)t、Gt和Gt(t+1)的通式可以表示为：
其中，当t＝1时，G(t‑1)t不存在，当t＝T时，Gt(t+1)不存在，表示Ni维的单位矩阵；Wi表
示过渡矩阵；αi表示正则化参数；ξi表示功率缩放因子；i＝(t‑1)t,t,t(t+1)；
所述功率缩放因子ξi的具体表达式为：
其中，P(t‑1)t、Pt和Pt(t+1)分别表示对应天线的发送功率。
6.根据权利要求4所述的超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其
特征在于，所述S22包括：第1个单天线用户组中用户k的信干噪比为：
2
其中，σ是噪声项；S1,k表示有效信号项，表示组内干扰项，表示组外干扰
项，S1,k、和的表达式分别为：
其中，a1,k、b1,k、c1,k、d1,k、e1,k、f1,k和l1,k的具体表达式分别为：
其中，
7.根据权利要求4所述的超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其
特征在于，所述S23包括：第T个单天线用户组中用户k的信干噪比为：
2
其中，σ是噪声项，ST,k表示有效信号项，表示组内干扰项，表示组外干扰
项，ST,k、和的表达式分别为：
其中，aT,k、bT,k、cT,k、dT,k、eT,k、fT,k和lT,k的具体表达式分别如下：
其中，
8.根据权利要求4所述的超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其
特征在于，所述S24包括：第t个单天线用户组中用户k的信干噪比为：
2
其中，σ是噪声项，St,k表示有效信号项，表示组内干扰项，表示组外干扰项，
St,k、和的表达式分别为：
其中，at,k、bt,k、ct,k、dt,k、et,k、ft,k、it,k、jt,k、lt,k、mt,k、nt,k、ot,k、pt,k和qt,k的具体表达式
分别如下：
其中，
9.根据权利要求4所述的超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其
特征在于，所有用户的总速率Rsum的表达式为：
10.根据权利要求9所述的超大规模MIMO系统中基于交叠可视区域的功率分配方法，其
特征在于，S3具体为：
S31、定义所述基站发送的总功率为P，该总功率P为：P1+P12+P23+…+PT‑1+P(T‑1)T+PT＝P，
则PT＝P‑P1‑P12‑…‑P(T‑1)T，将PT带入所有用户的总速率表达式Rsum，得到新的总速率表达式
S32、定义功率分配方案为初始化迭代次数S，种群规模I，
最优功率分配方案
S33、中的每个元素服从0到1均匀随机分布，生成使PT>0的方案计算
最优的发送功率为：
S34、令s＝s+1，重复步骤(33)，若则令
直到s＝S迭代截止。

序号	公开(公告)号	公开(公告)日	申请日	专利名称	申请人
该专利没有引用任何外部专利数据！

序号	公开(公告)号	公开(公告)日	申请日	专利名称	申请人
该专利没有被任何外部专利所引用！

我浏览过的专利

专利服务由北京酷爱智慧知识产权代理公司提供