[發明專利]一種分布式MISO系統基于波束成形的低復雜度功率分配方法

有效

• 申請號: 201710530255.2
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN109194371B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 虞湘賓;儲君雅;潘青
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/06;H04W72/04
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1.一種分布式多輸入單輸出MISO系統基于波束成形的低復雜度功率分配方法，其特征在于，所述分布式MISO系統包括N個遠程天線單元，每個遠程天線單元具有L根天線，各遠程天線單元分別與中央處理器相連；該方法包括以下步驟：

步驟1)以分布式MISO系統中各遠程天線單元的發送功率p_i和波束成形矢量w_i為優化變量構建優化模型，所述優化模型中優化問題為約束條件為：0≤p_i≤P_max，||w_i||²＝1，i＝1，...N；其中，p_i和w_i分別表示第i個遠程天線單元RAU_i的發射功率和波束成形列矢量；P_max表示RAU_i的最大發射功率；η_EE(p_i，w_i)表示分布式MISO系統在各遠程天線單元的發送功率p_i和波束成形矢量w_i下的能量效率；

步驟2)對于分布式MISO系統，給出最大化EE的最優波束成形方案，重建優化問題：約束條件為：0≤p_i≤P_max，i＝1，...，N；

步驟3)將γ_i按降序排列，其中，為信道噪聲比，S_i為對數陰影衰落；為RAU_i到用戶間的路徑損耗，其中α為路徑損耗指數，h_i為小尺度衰落信道矢量；對步驟(2)轉化后的優化模型構造拉格朗日函數，由此利用KKT條件，可獲得最優功率分配解的一般形式；

步驟4)根據步驟(3)中所給出的最優功率分配解的形式，構造分段函數；該分段函數為凸函數，故僅有一個最優解；

步驟5)利用朗伯函數或二分法求解步驟4)中分段函數的最優解，從而可以得到所有RAUs的最優功率分配和最大能量效率；

根據以上所述的一種分布式MISO系統基于波束成形的低復雜度功率分配方法，其特征在于：

(1)根據所述步驟1)中分布式MISO系統能量效率的計算方法，為計算分布式MISO系統加入波束成形后在移動臺獲得的數據傳輸速率和總消耗功率之比；

(2)根據所述步驟2)中最大化能量效率的最優波束成形方案，即采用分布式最大比傳輸，從而可確定w_i；

(3)根據所述步驟3)中最優功率分配解的形式為：

其中，表示最大化能量效率時的發送功率，這里需要注意的是當N₀＝1時，當N₀≥2時，

(4)根據所述步驟4)中根據最優功率分配解的形式構造分段函數：

其中

(5)根據V′_j(p_j)的符號確定N₀，當N₀＝1時，可以根據朗伯函數求出其中

當N₀≥2時，利用二分法在區間上求解