[發(fā)明專利]頻分復用多用戶MIMO能效優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410243380.1
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN103997775B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王家恒;趙立成;梁霄
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04B7/0413;H04Q11/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種頻分復用多用戶MIMO能效優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

1)噪聲白化與預編碼矩陣換元：

根據(jù)下式進行信道噪聲白化，得到所有用戶的等效白化信道矩陣：

H~i=Ri-12Hi;]]>

其中，i表示用戶編號，i∈{1,2,…,K}，表示用戶i的等效白化信道矩陣，K為用戶總數(shù)，R_i為用戶i的噪聲協(xié)方差矩陣，H_i為用戶i的信道矩陣；

然后進行信道對角化，即根據(jù)下式對等效白化信道矩陣做奇異值分解：

H~i=ΔUiΣiViH]]>

其中U_i為用戶i的等效白化信道矩陣的左奇異矩陣，Σ_i為用戶i的等效白化信道矩陣的奇異值矩陣，V_i^H為用戶i的等效白化信道矩陣的右奇異矩陣的共軛轉(zhuǎn)置，為數(shù)學中用于定義的符號；

最后將修正預編碼矩陣V_i^HQ_iV_i換元為緊湊預編碼矩陣其中Q_i為用戶i的簡單預編碼矩陣，V_i為用戶i的等效白化信道矩陣的右奇異矩陣，V_i^H為用戶i的等效白化信道矩陣的共軛轉(zhuǎn)置；

2)運用拉格朗日乘值法求解鏈路功率分配問題，得到最優(yōu)功率分配方案為：

pij*=max{1υi-1γij2,0}]]>

其中，為用戶i的第j個鏈路的最優(yōu)功率分配方案，j為鏈路標號，max表示取最大值，υ_i為注水水平，υ_i的取值須滿足P_i′是鏈路功率的總和，γ_ij為Σ_i對角線上的元素，即等效白化信道矩陣的奇異值，且為等效白化信道矩陣的秩；

3)根據(jù)下式獲取預優(yōu)化能效函數(shù)

ui*(Pi)=ΔsupPi′∈[0,Pi]ui(Pi′)=ui(Pi)0≤Pi<Pi*ui(Pi*)Pi≥Pi*]]>

其中，P_i為用戶i的功率資源，u_i(P_i)為用戶能效效用，為用戶i的最優(yōu)功率資源，為最優(yōu)用戶能效效用；

4)用戶組能效效用的數(shù)據(jù)初始化：

初始化λ_min＝0，ε>0；其中λ_min為拉格朗日乘子λ的下界，λ_max為拉格朗日乘子λ的上界，ε為迭代精確度，s_i為用戶i對應(yīng)的權(quán)重，γ_i1為用戶i的等效白化信道矩陣的最大奇異值，β為基站的靜態(tài)功率；

5)首先根據(jù)二分法的折半查找原理，按照下式計算拉格朗日乘子：

λ＝(λ_min+λ_max)/2；

然后根據(jù)下式求取所有用戶的當前最佳功率分配方案為：

Piopt(λ)=min{Pi(λ),Piu}]]>

其中，為用戶i的的當前最佳功率分配方案，P_iu為用戶i的上限功率，P_i為用戶i的無功率限制情況下的功率分配方案，其為關(guān)于λ的函數(shù)，P_i的值滿足為預優(yōu)化能效函數(shù)的一階導數(shù)，a為描述指標的參數(shù)；

6)更新拉格朗日乘子的上限或下限：

如果則不更新λ_min，并根據(jù)λ_max＝λ更新λ_max；

如果則不更新λ_max，并根據(jù)λ_min＝λ更新λ_min；

其中P_s為基站的總功率；

7)獲得最優(yōu)的功率分配方案：

如果λ_max-λ_min≤ε，則將最后計算得到的作為用戶i的最優(yōu)功率分配方案，從而得到最優(yōu)功率分配方案集合，否則返回步驟5)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻分復用多用戶MIMO能效優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟4)中，拉格朗日乘子λ的上界λ_max定為10000。