[發明專利]一種大規模MIMO系統最優能效確定方法

在審

• 申請號: 202110378961.6
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113114312A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 楊靜;張麗萍
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04L12/24
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 史萌楊

本發明屬于大規模MIMO技術領域，具體涉及一種大規模MIMO系統最優能效確定方法。該方法首先構建出大規模MIMO系統能效模型，然后給出一組發射天線數、發射功率和終端用戶數，采用注水算法求得最優發射功率，以將三維優化問題降為二維優化問題；然后利用聯合迭代方法優化發射天線數和發射功率，以輸出系統最優能效以及對應的配置。本發明先將三維優化問題降為二維優化問題，在保證系統能效性能的情況下，大大降低了整體計算的復雜度，適用于大規模MIMO系統中發射天線和終端用戶數都比較大的情況。

技術領域

本發明屬于大規模MIMO技術領域，具體涉及一種大規模MIMO系統最優能效確定方法。

背景技術

隨著第五代(5 Generation,5G)移動通信時代的到來，人們對無線數據的速度和設備連接量的需求呈現了爆發式的增長，由此造成的經濟問題和環境問題成為產學研各界關注的重點，為了響應綠色通信，研究高能效的無線通信技術刻不容緩。大規模多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術是5G通信的關鍵技術之一，利用多天線陣列在同一時頻資源上服務相同數量級的單天線用戶，在一定程度上提高了整個系統的譜效。但是，如果使用所有天線來傳輸數據，就需要配備與發射天線數目相同的射頻(RadioFrequency,RF)鏈路，不僅會增加復雜度，而且會降低能效。

現有技術中常用的方法為，同時考慮發射天線數、發射功率、終端用戶對系統能效的影響，提出了聯合迭代的優化算法，但是計算復雜度較高。

發明內容

本發明提供了一種大規模MIMO系統最優能效確定方法，用以解決現有技術中的計算復雜度高的問題。

為解決上述技術問題，本發明所包括的技術方案以及技術方案對應的有益效果如下：

本發明提供了一種大規模MIMO系統最優能效確定方法，包括如下步驟：

1)構建大規模MIMO系統能效模型，所述大規模MIMO系統能效模型的參數包括發射天線數M、發射功率ρ和終端用戶數K；

2)初始化發射天線數M、發射功率ρ和終端用戶數K；

3)求得使大規模MIMO系統能效模型的能效值最優的最優發射功率ρ^*，并令大規模MIMO系統能效模型中的發射功率ρ固定為所述最優發射功率ρ^*；

4)固定大規模MIMO系統能效模型中的發射功率ρ后，求得使大規模MIMO系統能效模型的能效值最優的最優終端用戶數K^*和最優發射天線數M^*；

5)將大規模MIMO系統能效模型中的終端用戶數K固定為所述最優終端用戶數K^*，將大規模MIMO系統能效模型的發射天線數M固定為所述最優發射天線數M^*，重復步驟3)～步驟4)，直至滿足迭代次數要求，滿足迭代次數要求后最終得到的最優發射功率、最優終端用戶數和最優發射功率為使構建的大規模MIMO系統能效模型最優的配置，且所述最終得到的最優發射功率、最優終端用戶數和最優發射功率對應的能效值為最優能效。

上述技術方案的有益效果為：本發明首先綜合考慮發射天線數、終端用戶數、發射功率這三個參數構建出大規模MIMO系統能效模型，然后給出一組發射天線數M、發射功率ρ和終端用戶數K，求得最優發射功率ρ^*，以將三維優化問題降為二維優化問題；接著利用聯合迭代方法優化發射天線數M和發射功率ρ，以輸出系統最優能效以及對應的配置。本發明先將三維優化問題降為二維優化問題，在保證系統能效性能的情況下，大大降低了整體計算的復雜度，適用于大規模MIMO系統中發射天線和終端用戶數都比較大的情況。

作為方法的進一步改進，所述大規模MIMO系統能效模型為：