[發明專利]協作網絡下行鏈路非完美信道下的總功率聯合優化方法

有效

• 申請號: 201511008934.0
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105656666B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 徐玉濱;王勇;馬琳;崔揚;王孝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04W16/18;H04W16/28;H04W52/14;H04W52/22;H04W52/24;H04W52/30;H04W52/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

協作網絡下行鏈路非完美信道下的總功率聯合優化方法，涉及無線通信領域，具體涉及協作網絡下行鏈路的總功率聯合優化。本發明是為了解決現有的協作網絡架構中的網絡功率消耗較大的問題，本發明首先根據基站功率消耗模型和回程鏈路功率模型，建立網絡總功率模型，對網絡總功率消耗問題進行建模，通過將SINR約束轉換到其協方差形式，采用低復雜度的啟發式方法進行基站模式選擇，提出DC方法迭代求解來確定用戶連接，得到用戶連接、波束成型；最終解決網絡總功率消耗問題，得到聯合優化后網絡消耗的總功率。本發明適用于無線通信領域。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，具體涉及協作網絡下行鏈路的總功率聯合優化。

背景技術

由于移動互聯網業務的流量迅速上升，運營商需要通過布置大量密集的低功率基站，才能夠滿足移動無線業務日益增長的要求。然而，隨之帶來的如用于建設、運營、升級無線接入網的支出不斷增加，迫使運營商必須尋找低成本的無線業務接入方法。為了達到上述要求，學術界和工業界提出了一些新的網絡架構、先進的信號處理技術。為了用戶高速率需求，例如視頻通信，可以過協作(協作多點傳輸，CoMP)來提高頻譜效率，增加用戶速率。然而，隨著基站數量的增多，用戶受到相鄰基站的干擾也會越來越嚴重，需要增加發送功率才能滿足用戶的需求。同時，隨著協作基站數的增多，基站間需要交換和共享的用戶數據和信道信息將會越多，從而帶來了嚴重的回程功率開銷。為此，為了滿足用戶的需求，降低網絡的功率消耗，需要對低業務量時的基站功率進行優化，即優化基站模式。還需要對用戶連接基站進行優化，即優化每個用戶的服務基站。此外，通過設計合理的波束向量，能夠進一步降低系統的功率消耗。同時由于信道的非完美性，使得功率消耗問題求解變得更加復雜和困難。

發明內容

本發明是為了解決現有的協作網絡架構中的網絡功率消耗較大的問題，進而提出了協作網絡下行鏈路非完美信道下的總功率聯合優化方法。

協作網絡下行鏈路非完美信道下的總功率聯合優化方法，包括以下步驟：

步驟1、在集中式網絡架構下，該架構下有L個基站，基站集合為Λ＝{1,…,L}，每個基站配有N根天線；被調度的用戶均為單天線用戶，被調度的用戶的集合用K′＝{1,…,K}表示，其中K表示被調度用戶的數量，K為正整數；

根據基站功率消耗模型和回程鏈路功率模型，建立網絡總功率模型：

其中，P^tot表示網絡消耗的總功率；P_l^c為基站l的靜態功率；為基站l的發射功率；表示基站l的回程鏈路功率；A為激活基站的集合；η為功率放大器的效率；k表示用戶序號；w_lk為基站l到用戶k的波束向量；為基站l給用戶k的發送功率；||·||表示矩陣的歐式范數；U_l表示基站l服務的用戶集合；R_k為用戶的速率；p_bh為傳輸最大數據速率為C_bh時回程鏈路功率消耗；

步驟2、針對網絡總功率模型，對網絡總功率消耗問題進行建模：

其中，s.t.表示約束條件；C1表示非完美信道狀態下的SINR約束，C2表示每個基站的最大發送功率受限；

考慮信道的不確定性，將信道建模為一個歐式球約束，用集合Ψ_k表示A個激活基站到用戶k的信道，h_k為A個激活基站到用戶k真實的信道狀態，是A個激活基站到用戶k的信道估計向量，C^NA×¹表示NA×1的復向量空間，δ_k為用戶k的信道不確定性的大??；