[發明專利]無線網絡能效譜效聯合優化的功率分配方法

有效

• 申請號: 201510475281.0
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN105188125B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 潘志文;聶陽寧;劉楠;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W52/26
• 分類號: H04W52/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種無線網絡能效譜效聯合優化的功率分配方法，所述方法進行能效和譜效的折衷，以實現能效和譜效的聯合優化，具體為：

定義能效和譜效聯合優化的代價函數：

其中，η_SE和η_EE分別表示系統的譜效和能效，β表示加權系數，和用于將譜效和能效化為相同數量級，β表示能效的相對權重，β取值由運營商根據網絡運行情況自行決定；

能效和譜效的聯合優化問題為：

其中，p_n表示第n個用戶分配的功率，P_max表示運營商允許的最大發射功率，該方法主要步驟包括：

1)步驟一：尋找用戶速率下界，對用戶速率進行近似

用速率下界近似用戶速率，通過對數近似，可得到小區i中第n個用戶的速率下界：

其中，

當時，用戶速率與式[3]中獲得的下界近似相等；用迭代的方法不斷調整用戶功率分配，其中為小區i中第n個用戶的信干噪比SINR，為小區i中第n個用戶上次迭代得到最優功率分配后用戶的信干噪比，初次迭代求解時為小區i中第n個用戶根據初始功率分配后用戶的信干噪比；當用戶功率分配迭代至收斂時，最后一次迭代與上次迭代獲得的用戶信干噪比近似相等，用戶速率也與式[3]中的下界近似相等；

2)步驟二：用梯度法更新基站發射功率

為小區i中第n個用戶的功率，為小區i中第n個用戶收到來自小區m的信道沖激響應，通過變換小區i中第n個用戶的速率可表示為：

其中，

由式[5]可知，用戶速率是功率指數和的對數值，因此是先增后減的擬凹函數；當基站總發射功率一定時，調整功率分配下獲得的最大系統速率為R^*(P_T)；對R^*(P_T)求導：

R^*(P_T)對發射功率是先增后減的函數；用P_T(k)表示第k次迭代中獲得的發射功率，t表示更新步長，具體取值由運營商根據網絡情況決定；因此基站最佳發射功率可以通過梯度法獲得：

3)步驟三：用拉格朗日對偶法分配用戶功率

通過步驟二獲得基站總發射功率后，各用戶功率可通過拉格朗日對偶法求解，此時的拉格朗日方程可寫成：

其中，μ＝(μ₁,μ₂,μ₃,...,μ_N)為拉格朗日乘子，M為系統中小區的個數，N為每個小區中用戶的數量，簡化標記用P_T代替P_T(k)表示第k次迭代基站總發射功率，ε為足夠小的閾值，取值由運營商根據網絡運行情況自行決定；

根據拉格朗日對偶方法，式[9]所示的拉格朗日方程可以分解為拉格朗日對偶問題和拉格朗日對偶函數：

通過變換式[6]通過求導獲得第k次迭代最佳用戶功率分配：

其中，

為小區m中第n個用戶收到的干擾信號強度；

4)步驟四：迭代判斷

步驟三求出第k次迭代最優功率分配后，判斷功率分配是否收斂；當功率分配沒有收斂，返回步驟一進行下一次迭代；當功率分配收斂時迭代結束，此時的功率分配即為最優的用戶功率分配。