[發明專利]一種網絡切片下聯合子載波和功率分配的分布式MIMO能效優化方法

在審

• 申請號: 202210792354.9
• 申請日: 2022-07-05
• 公開（公告）號: CN115175344A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 朱鵬程;劉博;尹雨婷;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08;H04B7/0413;H04B7/0426
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 唐少群

1.一種網絡切片下聯合子載波和功率分配的分布式MIMO能效優化方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1、針對一分布式MIMO系統，構建其在eMBB和URLLC切片服務下的分布式MIMO數學模型，其中，該分布式MIMO數學模型包括數據傳輸模型和能量效率表達式；

步驟S2、針對步驟S1中構建的分布式MIMO數學模型，構建以最大化能量效率為目標函數，并且以不同片的QoS要求、最大功耗限制以及整數約束為約束條件，來構建優化問題，其中，該最大功耗限制為所有子載波上的所有用戶的功率之和須小于等于系統傳輸能耗最大值，并且該所有子載波上的所有用戶的功率之和采用子載波分配變量與功率的乘積形式；

步驟S3、依次采用基于大M法、整數松弛、分式規劃、輔助變量近似和凸差分規劃來轉換步驟S2中構建的優化問題，使其轉化為凸問題，其包括：首先，根據大M法分解子載波分配變量與功率的乘積形式，再使用整數松弛的方法重構整數約束，然后采用分式規劃將分式目標函數等效轉換為減法的形式，得到重構后的目標函數以及約束，最后通過引入輔助變量和凸差分規劃的方法，將重構后的系統能效問題轉變為凸問題；其中，引入的輔助變量是用來約束用戶的非凸信干噪比；

步驟S4、采用迭代求解步驟S3中得到的凸問題，得到最優子載波分配以及功率分配。

2.根據權利要求1所述的一種網絡切片下聯合子載波和功率分配的分布式MIMO能效優化方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所述的分布式MIMO系統具體包括：

1個基帶單元池，H個配有L根天線的遠端天線單元和K個單天線用戶；

整個頻帶被劃分為M個正交子載波，每個子載波分配給多個上述的單天線用戶，其中，該分布式MIMO系統中的切片為eMBB切片和URLLC切片，并且基帶單元池已知信道狀態信息。

3.根據權利要求1所述的一種網絡切片下聯合子載波和功率分配的分布式MIMO能效優化方法，其特征在于，所述的數據傳輸模型具體包括：

eMBB切片中第k用戶的數據速率為：

URLLC切片中第k用戶的數據速率為：

系統的加權吞吐量為：

在上述的公式中，k∈{1,...,K}，m∈{1,...,M}，表示為子載波m上的用戶k的信干噪比，其具體表示為：為在子載波m上用戶k與RRU之間的信道增益矩陣的共軛轉置，為子載波m上用戶k的歸一化預編碼方向，為在子載波m上為用戶k分配的功率，σ²為噪聲方差，是用于子載波分配的整數變量，如果用戶k接收來自子載波m的信號，否則a＝log₂(e)，∈_k為解碼錯誤概率，n是碼字塊長度，Q^-1(·)是高斯函數的反函數，T(γ_k)是短包衰落，μ_k為用戶k的權重系數，μ_k的值越大，用戶的優先級就越高，log表示對數運算，|·|表示絕對值運算，‖·‖表示范數運算。

4.根據權利要求3所述的一種網絡切片下聯合子載波和功率分配的分布式MIMO能效優化方法，其特征在于，所述的能量效率表達式為：

在該公式中，為系統總功耗，Q_B是BBU池的功耗，以確保η_EE的分母為正。

5.根據權利要求4所述的一種網絡切片下聯合子載波和功率分配的分布式MIMO能效優化方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述的最大化能量效率為目標函數，其具體為：

在該公式中，p表示所有的的集合，表示分別優化分布式MIMO系統的子載波的分配、對應子載波的功率分配使得其后函數值最大。