[發明專利]基于混合DACs架構的大規模MIMO系統功率優化方法

有效

• 申請號: 202110097328.X
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112953604B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 周猛;楊龍祥;喬旭;張堯
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0426
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王恒靜

本發明公開了一種基于混合DACs架構的大規模MIMO系統功率優化方法，包括：(1)在MIMO系統中的每個AP處引入混合DACs架構，即每個AP處的若干個天線采用全分辨率的DACs，其余天線采用低分辨率的DACs；(2)計算該架構的下行鏈路速率SE的閉式表達式；(3)根據所述閉式表達式提出加權最大最小功率分配問題；(4)將所述加權最大最小功率分配問題優化為擬線性問題，并采用二分法求解。本發明降低了在傳統的APs上為每個天線都配置了一個高速的全分辨率DACs，造成的的能量損耗和巨大硬件損失的問題。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及一種基于混合DACs架構的大規模MIMO系統功率優化方法。

背景技術

近年來，“去蜂窩”大規模多輸入多輸出技術被認為是未來5G和6G最具潛力和最具顛覆性的技術，因為，它可以滿足不斷日益增長的高SE、高EE和更大覆蓋概率的需求。

盡管當APs配置大量的天線可以有效地提升系統的天線增益和空間自由度，從而進一步提升系統的SE，但這都是以理想條件為假設的。當前在傳統的APs上為每個天線都配置了一個高速的全分辨率DACs，然而系統的能量損耗不僅與APs的天線數量成正比，還隨著分辨率位數呈現指數形式的增長，這些將給系統帶來巨大硬件損失和能量損耗。尤其是對于未來可能采用的毫米波或太赫茲頻段，這對系統的損耗將更加顯著，這將極大地阻礙未來“去蜂窩”大規模MIMO系統的實際部署。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于混合DACs架構的大規模MIMO系統功率優化方法，該方法可以解決在當前去蜂窩大規模MIMO系統上部署 DACs造成的系統和能量損耗過大的問題。

技術方案：本發明所述的基于混合DACs架構的大規模MIMO系統功率優化方法，包括：

(1)在MIMO系統中的每個AP處引入混合DACs架構，即每個AP處的若干個天線采用全分辨率的DACs，其余天線采用低分辨率的DACs；

(2)計算該架構的下行鏈路速率SE的閉式表達式；

(3)根據所述閉式表達式提出加權最大最小功率分配問題；

(4)將所述加權最大最小功率分配問題優化為擬線性問題，并采用二分法求解。

進一步的，包括：

所述步驟(1)中，MIMO系統由M個APs和K個單天線的用戶組成，其中，每個 AP配置了N個天線，在每個AP處引入了混合DACs架構，即N₁數量的天線采用全分辨率的DACs，N₂數量的天線采用低分辨率的DACs，N₁+N₂＝N。

進一步的，包括：

所述步驟(2)中，下行鏈路速率SE的閉式表達式表示為：

其中，ρ_d表示歸一化的下行傳輸功率，η_mk表示第m個AP到第k個用戶的功率控制系數，κ＝N₁/N表示全分辨率DACs在混合DACs中的比例，γ_mk為第k個用戶到第 m個AP的信道系數，α_m表示與第m個AP相關的線性量化增益系數，其與量化位數相關；

表示分配給第k個用戶的導頻序列，表示分配給第k'個用戶的導頻序列，η_mk'表示第m個AP到第k'個用戶的功率控制系數，γ_mk'為第k'個用戶到第m個AP的信道系數，β_mk代表從第k個用戶到第m個AP的大規模衰落因子，k'∈K且k'≠k，β_mk'代表從第k'個用戶到第m個AP的大規模衰落因子；