[發明專利]單站多星MIMO上注系統能效優化方法

有效

• 申請號: 202110502017.7
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113258985B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 唐成凱;蔚保國;張娟;張怡;陳沛林;張玲玲
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所;西北工業大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B7/0426;H04B7/0456;H04W72/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種單站多星MIMO上注系統能效優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：對單站多星MIMO上注系統的功率進行總建模，得到系統的能效函數，依據系統的能效函數，在每個衛星的服務質量和總體發射功率的限制下，確定能效優化問題；

其中確定的單站多星MIMO上注系統的能效優化問題為：

其中p_kl是衛星k的功率分配矩陣P_k的第l個對角元素，k＝1,...,K，K為衛星個數，基站向衛星k傳輸L_k個子數據流，η是系統功率放大器系數的倒數，P_others除發射功率外的其他功率；C(P)為預編碼后的系統信道容量，采用BD預編碼算法得到；Θ是由滿足以下約束的功率分配策略組成的集合：

R_k是對第k個衛星進行信號上注時的傳輸速率，R_min是信號上注時的最低傳輸速率要求，P_max為總的最大發射功率，C1和C2分別限制了每個用戶的最大和最小發射功率，C3保證了每個衛星的最低傳輸速率；

采用BD預編碼算法得到的預編碼后的系統信道容量C(P)為：

其中W為系統帶寬，φ_kl是Λ_k,eff的第l個對角元素，為高斯噪聲方差，Λ_k,eff是L_k×L_k維的對角矩陣，通過對衛星k的等效信道H_k,eff進行SVD分解得到：

U_k,eff是M_k×M_k維的左奇異矩陣，是L_k×L_k維的右奇異矩陣；

步驟2：采用Dinkelbach方法對單站多星MIMO上注系統的能效優化問題進行求解，并在Dinkelbach方法中采用對偶上升法進行迭代。

2.根據權利要求1所述一種單站多星MIMO上注系統能效優化方法，其特征在于：R_min＝4Gbps，P_max＝30dBm，p_min＝0。

3.根據權利要求1所述一種單站多星MIMO上注系統能效優化方法，其特征在于：P_others＝NP_cir+P_ac,bwW+NP_sp,bwW+P_r，NP_cir表示與發射天線數有關的電路功耗，P_ac,bwW表示與系統帶寬有關的電路功耗，NP_sp,bwW表示和發射天線數和系統帶寬都有關的電路功耗，P_r表示固定功耗。

4.根據權利要求1所述一種單站多星MIMO上注系統能效優化方法，其特征在于：在步驟2中采用Dinkelbach方法對單站多星MIMO上注系統的能效優化問題進行求解時，功率分配矩陣的求解過程分為初始化和循環迭代兩個過程：

首先初始化功率分配矩陣和拉格朗日乘子，確定迭代步長和收斂結束的條件，給出最大發射功率和每個用戶的最低傳輸速率的限制；

在初始化完成后進行功率分配矩陣的迭代求解，其中通過對偶上升法將問題轉化為內層迭代和外層迭代。