[發明專利]一種聯合優化C-RAN中波束成形和用戶關聯方法

有效

• 申請號: 202011383307.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112468197B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 朱鵬程;張震;李佳珉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0426
• 分類號: H04B7/0426;H04B7/06;H04B7/0452
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

1.一種聯合優化C-RAN中波束成形和用戶關聯方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1，建立基于集中化處理和分布式天線系統的C-RAN數學模型；所述步驟S1具體包括：

步驟S11，配置擁有1個基帶單元池、L個配有N_l根天線的遠端天線單元和K個單天線的接收機用戶的C-RAN系統，其中基帶單元池已知信道狀態信息；

步驟S12，建立遠端天線單元發射功率模型，第l個遠端天線單元的發射功率為其中，∑·表示求和運算，||·||表示范數運算，w_l,k表示第l個遠端天線單元和第k個接收機用戶之間的波束成形矢量，k∈K；

步驟S13，建立用戶接收機服務質量QoS模型，第k個接收機用戶的信干噪比為其中，表示加性高斯白噪聲的功率，(·)²表示平方運算，|·|表示絕對值運算，h_l,k表示第l個遠端天線單元和第k個接收機用戶之間信道增益矢量，上標H表示共軛轉置，下標i表示第i個接收機用戶；

步驟S2，建立聯合優化問題數學模型的目標函數和約束條件；所述步驟S2具體包括：

步驟S21，建立C-RAN網絡遠端天線單元發射功率最小化目標函數：

其中，表示優化波束成形矢量w_l,k使得其后函數值最小；

步驟S22，建立遠端天線單元發射功率約束：

其中，P_l^max表示第l個遠端天線單元最大發射功率，表示任意；

步驟S23，建立用戶接收機服務質量QoS約束：

其中，γ_k表示第k個接收機用戶需要的信干噪比條件；

步驟S24，建立用戶關聯約束，第k個接收機用戶只能關聯一個遠端天線單元：

其中，為指示函數，具體定義為：其中x為函數任意自變量；

步驟S3，利用二階錐規劃，半定規劃以及重加權范數技術將原問題模型轉化為凸問題：

其中，表示優化波束成形矢量W_l,k使得其后函數值最小，s.t.表示使其滿足后述條件，Tr(·)表示求跡運算，表示半正定，β_l,k表示根據重加權范數技術得出的第l個遠端天線單元和第k個接收機用戶之間的重加權權值；

步驟S4，采用迭代算法求解步驟S3轉化后的凸問題；所述步驟S4具體包括：

步驟S41，初始化n＝1，求解步驟S3中的優化問題，得到遠端天線單元的發射功率以及遠端天線單元的負載數目，其中n為迭代次數，表示第1次迭代中β_l,k的取值；

步驟S42，重新設置為1；

步驟S43，通過模糊推理系統基于本次優化問題的求解得到的遠端天線單元發射功率，遠端天線單元負載數目以及信道狀態信息推理得到迭代算法中的該變量其中表示第n次迭代中β_l,k的值，表示第n次迭代后的改變值；

步驟S44，更新

步驟S45，根據新得到的重新求解步驟S3中的優化問題；

步驟S46，重復步驟S43至S45，直至算法收斂。

2.根據權利要求1所述的聯合優化C-RAN中波束成形和用戶關聯方法，其特征在于：所述步驟S43具體包括：

步驟S431，選擇模糊推理系統的隸屬度函數；

步驟S432，建立歸一化輸入輸出變量的模糊術語集；

步驟S433，建立模糊推理規則表；

步驟S434，運行模糊推理系統，將本次優化問題求解結果得到的遠端天線單元發射功率，遠端天線單元負載數目以及信道狀態信息模糊化后輸入模糊推理系統，模糊推理系統根據步驟S434中的模糊規則推理得到的變化量