[發(fā)明專利]一種在去蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中提升系統(tǒng)性能的方法

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• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115915370A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊龍祥;魯俊浩
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W52/26
• 分類號: H04W52/26;H04W52/14;H04W52/42;H04L25/02;H04B7/0413
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發(fā)明公開了一種在去蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中提升系統(tǒng)性能的方法，建立移動終端到無線接入點(diǎn)的信道進(jìn)行估計(jì)模型，獲得無線接入點(diǎn)接收上行鏈路矢量以及接收的信號，再獲得中央處理器接收的信號；進(jìn)一步獲得系統(tǒng)的上行和速率。根據(jù)功率控制因子構(gòu)造上行和速率最大化問題P1，再將該問題P1轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題P2；使用拉格朗日函數(shù)求解凸優(yōu)化問題P2,獲得第一最優(yōu)功率控制因子；通過預(yù)設(shè)方法B求解凸優(yōu)化問題P2，獲得第二最優(yōu)功率控制因子；在相同的硬件條件下比較第一、第二最優(yōu)功率控制因子，獲得最終最優(yōu)功率控制因子。本發(fā)明的算法優(yōu)化了上行和速率的最優(yōu)值以及縮短了計(jì)算出最優(yōu)功率控制因子所需的時間和迭代步驟，總體效率顯著提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)，具體涉及一種在去蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中提升系統(tǒng)性能的方法。

背景技術(shù)

隨著移動數(shù)據(jù)的快速增長，移動通信系統(tǒng)不斷發(fā)展，以滿足低延遲和高連通性的要求。在超過第五代無線通信網(wǎng)絡(luò)的許多候選技術(shù)中，無蜂窩大規(guī)模多輸入多輸出(mMIMO)引起了業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。在現(xiàn)實(shí)中實(shí)現(xiàn)去蜂窩mMIMO系統(tǒng)的一個關(guān)鍵問題是如何解決日益增加的部署支出，因?yàn)闊o線通信的需求日益增長，迫切需要在收發(fā)器上安裝越來越多的天線。此外，未來網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模強(qiáng)化將使收發(fā)器的密度極高。

為確保經(jīng)濟(jì)可行性，一個有前景的解決方案是在收發(fā)器處部署非理想天線分支。因此，不可避免的硬件損傷已經(jīng)增加。具體而言，硬件缺陷，例如由本地振蕩器(LOs)中的相位和頻率不穩(wěn)定性引起的相位噪聲、由低分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)引起的量化失真、由低噪聲放大器和混頻器引起的噪聲放大，零中頻接收機(jī)限制的同相和正交相位(I/Q)不平衡是影響高功率系統(tǒng)容量的決定性因素，由于時變隨機(jī)性，補(bǔ)償算法無法完全消除。由于這些原因，改善去蜂窩mMIMO系統(tǒng)中由于硬件造成的損傷還有很大的提升空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種在去蜂窩大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中提升系統(tǒng)性能的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種在去蜂窩大規(guī)模?MIMO系統(tǒng)中提升系統(tǒng)性能的方法，基于硬件損傷下的無小區(qū)大規(guī)模MIMO?系統(tǒng)，所述系統(tǒng)由K_Total個單天線移動終端組成，它們在相同的時間-頻率塊上與M個分布式N無線接入點(diǎn)同時通信，且K_Total個移動終端隨機(jī)分為J組，包括如下步驟：

S1、建立移動終端到無線接入點(diǎn)的信道進(jìn)行估計(jì)模型，獲得無線接入點(diǎn)接收上行鏈路矢量以及無線接入點(diǎn)接收的信號，進(jìn)一步獲得中央處理器接收的信號；

S2、基于系統(tǒng)中的各個移動終端的可實(shí)現(xiàn)上行鏈路數(shù)據(jù)，分別獲得封閉的上行可達(dá)速率，進(jìn)一步獲得系統(tǒng)的上行和速率；

S3、根據(jù)功率控制因子構(gòu)造上行和速率最大化問題P1，然后將該問題P1?用加權(quán)MMSE的方法轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題P2；

S4、根據(jù)問題P2的第n次迭代拉格朗日函數(shù)，通過預(yù)設(shè)方法A求解凸優(yōu)化問題P2,獲得第一最優(yōu)功率控制因子；

S5、通過預(yù)設(shè)方法B求解凸優(yōu)化問題P2，獲得第二最優(yōu)功率控制因子；

S6、在相同的硬件條件下將第一最優(yōu)的功率控制因子與第二最優(yōu)功率控制因子進(jìn)行性能比較，輸出最終最優(yōu)功率控制因子。

進(jìn)一步地，前述的步驟S1包括如下子步驟：

S1.1、按如下公式建立移動終端M_jk到無線接入點(diǎn)AP_m的信道模型：

其中β_mjk表示大尺度衰落系數(shù)，h_mjk表示小尺度衰落向量；M_jk表示第J組的第K個MT，AP_m表示第m個無線接入點(diǎn)；