[發(fā)明專利]一種聯(lián)合導(dǎo)頻分配和上行鏈路功率分配的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011095116.X
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112165376B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海榮;韓文杰;張軍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04W52/14;H04W72/04;H04B7/0426
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種聯(lián)合導(dǎo)頻分配和上行鏈路功率分配的方法，首先，為小區(qū)內(nèi)用戶隨機(jī)分配相互正交的導(dǎo)頻，小區(qū)間復(fù)用同一組導(dǎo)頻，生成用戶到本小區(qū)基站和其它小區(qū)基站的大尺度衰落系數(shù)；再依據(jù)導(dǎo)頻分配優(yōu)化問題求解系統(tǒng)中各用戶的導(dǎo)頻；最后，在導(dǎo)頻分配結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行上行鏈路功率分配，獲得上行鏈路導(dǎo)頻功率和數(shù)據(jù)功率。本發(fā)明所述方法考慮了用戶間公平性，以最大化系統(tǒng)中最差用戶的頻譜效率為優(yōu)化目標(biāo)，可以有效地提高系統(tǒng)中最差用戶的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信中大規(guī)模MIMO技術(shù)，具體涉及一種聯(lián)合導(dǎo)頻分配和上行鏈路功率分配的方法。

背景技術(shù)

大規(guī)模MIMO技術(shù)即大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù)，是第五代通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，基站通過匹配大量的天線，獲得更高的分集增益、復(fù)用增益，從而具有較高的數(shù)據(jù)速率和可靠性。大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是基于完美的信道狀態(tài)信息的，但在實(shí)際的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，當(dāng)小區(qū)數(shù)量較多或小區(qū)用戶數(shù)量較大時，由于導(dǎo)頻開銷的限制，使得小區(qū)間重復(fù)使用一組導(dǎo)頻序列，而小區(qū)內(nèi)用戶使用相互正交的導(dǎo)頻序列。在信道估計(jì)階段，使用相同導(dǎo)頻序列的用戶使得彼此的信道估計(jì)性能變差，導(dǎo)致信道狀態(tài)信息的獲取是不完美的。不對導(dǎo)頻進(jìn)行合理分配，會造成較大的用戶間干擾，降低系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)?dǎo)頻進(jìn)行合理分配，提高系統(tǒng)性能，且計(jì)算復(fù)雜度低的聯(lián)合導(dǎo)頻分配和上行鏈路功率分配的方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的聯(lián)合導(dǎo)頻分配和上行鏈路功率分配的方法，包括以下步驟：

(1)為小區(qū)內(nèi)用戶隨機(jī)分配相互正交的導(dǎo)頻，小區(qū)間復(fù)用同一組導(dǎo)頻，生成用戶到本小區(qū)基站和其它小區(qū)基站的大尺度衰落系數(shù)；

(2)依據(jù)導(dǎo)頻分配優(yōu)化問題求解系統(tǒng)中各用戶的導(dǎo)頻；

(3)在導(dǎo)頻分配結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行上行鏈路功率分配，獲得上行鏈路導(dǎo)頻功率和數(shù)據(jù)功率。

步驟(1)中，小區(qū)l用戶k到小區(qū)j中基站的大尺度衰落系數(shù)β_jlk的計(jì)算公式為：

其中，μ_jlk是陰影衰落系數(shù)，表示標(biāo)準(zhǔn)差為σ的對數(shù)正態(tài)隨機(jī)變量；r_jlk表示小區(qū)l用戶k與小區(qū)j中基站的距離；r表示參考距離；θ表示路徑損耗指數(shù)。

步驟(2)中，所述依據(jù)導(dǎo)頻分配優(yōu)化問題求解系統(tǒng)中各用戶的導(dǎo)頻，具體包括以下步驟：

(2.1)從系統(tǒng)中選擇兩個小區(qū)，并確定兩小區(qū)用戶的導(dǎo)頻；

(2.2)將步驟(2.1)中的兩個小區(qū)看作一個整體，再從系統(tǒng)中選擇除步驟(2.1)以外的一個小區(qū)作為第三小區(qū)，確定第三小區(qū)中用戶的導(dǎo)頻；

(2.3)將步驟(2.2)中的三個小區(qū)看作一個整體，再從系統(tǒng)中選擇除步驟(2.2)以外的一個小區(qū)作為第四小區(qū)，確定第四小區(qū)中用戶的導(dǎo)頻，以此類推，直至遍歷系統(tǒng)中所有小區(qū)。

步驟(2)中，當(dāng)導(dǎo)頻序列長度大于單個小區(qū)用戶數(shù)目時，添加虛擬用戶并利用匈牙利算法求解導(dǎo)頻分配子問題。

步驟(3)中，在導(dǎo)頻分配結(jié)果的基礎(chǔ)上依據(jù)最大化系統(tǒng)中最差用戶的頻譜效率原則進(jìn)行上行鏈路功率分配。

步驟(3)中，所述獲取上行鏈路導(dǎo)頻功率和數(shù)據(jù)功率，具體包括以下步驟：

(3.1)設(shè)置導(dǎo)頻功率和數(shù)據(jù)功率的初始值；

(3.2)將max-min優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為max問題并進(jìn)行等價簡化；

(3.3)判斷簡化后的max問題是否為凸問題；

(3.4)最終的max問題為凸問題，利用凸優(yōu)化工具求解，程序結(jié)束。