[發(fā)明專利]導(dǎo)頻與功率分配聯(lián)合優(yōu)化方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及通信設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110497355.6
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113193945B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林楷東;伍沛然;夏明華
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04W72/04;H04W24/02;H04B7/0426
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

1.一種導(dǎo)頻與功率分配聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，在對多小區(qū)Massive MIMO系統(tǒng)下的用戶進行導(dǎo)頻與功率分配的過程中，包括以下步驟：

S1，對各小區(qū)的導(dǎo)頻分配方案、導(dǎo)頻功率分配方案以及數(shù)據(jù)功率分配方案進行初始化；

S2，根據(jù)所述導(dǎo)頻功率分配方案以及數(shù)據(jù)功率分配方案，以小區(qū)總傳輸速率最大化為目標(biāo)，逐一在各小區(qū)采用匈牙利算法對所述導(dǎo)頻分配方案進行迭代優(yōu)化；

S3，通過根據(jù)所述導(dǎo)頻分配方案，求解以預(yù)設(shè)的用戶最大發(fā)送功率以及用戶最小傳輸速率為限制、以最大化系統(tǒng)總傳輸速率為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化問題，對所述導(dǎo)頻功率分配方案以及數(shù)據(jù)功率分配方案進行迭代優(yōu)化；

S4，判斷預(yù)設(shè)的聯(lián)合優(yōu)化結(jié)束條件是否滿足，滿足則輸出優(yōu)化后的所述導(dǎo)頻分配方案、導(dǎo)頻功率分配方案以及數(shù)據(jù)功率分配方案，否則返回所述步驟S2進行下一輪聯(lián)合迭代。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)頻與功率分配聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟S1的初始化過程中，各用戶的導(dǎo)頻分配方案隨機設(shè)置，各用戶的導(dǎo)頻功率分配方案相同，各用戶的數(shù)據(jù)功率分配方案相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)頻與功率分配聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟S2中，包括以下步驟：

S21，對于正在進行優(yōu)化的小區(qū)，通過以其它小區(qū)的導(dǎo)頻分配方案作為常量，根據(jù)所述導(dǎo)頻功率分配方案以及數(shù)據(jù)功率分配方案，建立該小區(qū)用戶與導(dǎo)頻分配之間的權(quán)重表，構(gòu)建出以小區(qū)總傳輸速率最大化為目標(biāo)、求帶權(quán)重二分圖的最大權(quán)重和的匹配問題；

S22，通過采用匈牙利算法求解所述匹配問題，對該小區(qū)的所述導(dǎo)頻分配方案進行優(yōu)化；

S23，判斷在本輪導(dǎo)頻優(yōu)化迭代中各小區(qū)是否已全部完成優(yōu)化，是則執(zhí)行步驟S24，否則返回所述步驟S21對下一個小區(qū)進行優(yōu)化；

S24，判斷預(yù)設(shè)的導(dǎo)頻優(yōu)化結(jié)束條件是否滿足，滿足則執(zhí)行所述步驟S3，否則返回所述步驟S21進行下一輪導(dǎo)頻優(yōu)化迭代。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)頻與功率分配聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，所述權(quán)重表的權(quán)重值為在該多小區(qū)Massive MIMO系統(tǒng)下復(fù)用相同導(dǎo)頻的用戶傳輸速率之和

其中，R_ik表示正在進行優(yōu)化的小區(qū)i中用戶k的傳輸速率，d_jn表示第j個小區(qū)使用導(dǎo)頻n的用戶，表示使用導(dǎo)頻n的其它小區(qū)用戶的傳輸速率之和；

R_ik＝log₂(1+SINR_ik)；

其中，SINR_ik、分別表示小區(qū)i的用戶k和小區(qū)j的用戶d_jn的信干比，β_ijk、分別表示小區(qū)j中用戶k到小區(qū)i的基站的大尺度衰落系數(shù)和小區(qū)j中用戶d_jn到小區(qū)i的基站的大尺度衰落系數(shù)；分別表示用戶大尺度衰落系數(shù)的平方；M表示基站天線數(shù)目，L表示小區(qū)數(shù)目，K表示用戶數(shù)目；代表用戶的導(dǎo)頻功率，代表用戶的數(shù)據(jù)功率；代表導(dǎo)頻發(fā)送過程的高斯白噪聲的方差，代表數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的高斯白噪聲的方差。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)頻與功率分配聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S3中的優(yōu)化問題按以下公式表示：

subject to C₁:

C₂:

C₃:

其中，R_jk表示小區(qū)j的用戶k的傳輸速率，P_max表示用戶最大發(fā)送功率，R_min表示用戶最小傳輸速率。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)頻與功率分配聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述優(yōu)化問題的求解過程在于，計算以下由所述優(yōu)化問題經(jīng)過連續(xù)凸逼近的方法轉(zhuǎn)化得到最大化系統(tǒng)總傳輸速率的下界的凸優(yōu)化問題：

subject to C₁:

C₂:

C₃:

其中，

系數(shù)代表信干比SINR。