一种适用于大规模多输入多输出系统的能效优化方法

摘要

本发明请求保护一种适用于大规模多输入多输出(MIMO)系统的能效优化方法。首先建立联合优化基站天线数，天线子集和发射功率的能效优化模型。然后提出一种复杂度低的迭代搜索方法，假设基站天线数为M，首先对基站天线数从1到M进行遍历；每选定一个天线数后，采用次优的基于信道矩阵范数的天线选择算法进行天线子集的选取；当天线数和天线子集确定后，能效是发射功率的准凹函数，因此可以利用凸优化理论求解出最优发射功率，此时最优发射功率对应的能效即当前天线数下的最优能效；最后比较这M次能效，得出系统最优能效，最优天线数，天线子集和发射功率。本发明能够在提高系统能量效率的同时降低系统的开销。

主权项

一种适用于大规模多输入多输出系统的能效优化方法，其特征在于，包括以下步骤：101、根据基站天线数M、用户数K与能效的关系建立联合优化基站天线数、天线子集和用户数的能效优化模型，能效优化模型可以表示为$EE=\frac{C_N}{P_{total}}=\frac{K{\log }_2(1+\frac{P_d}{K^2}{\Sigma }_{n=1}^N{\Sigma }_{k=1}^K|h_{n,k}{|}^2)}{\beta *P_d+P_B+N*P_{RF}}---\left(1\right)$$\arg \underset{N,P_d}{max}EE(N,P_d)---\left(2\right)$其中，基站到第k个用户的信道矩阵是一个均值为0，方差为1的复高斯矩阵，可以表示为h_k＝[h_k,1,h_k,2...h_k,M]，h_k,n表示用户k在第n个天线上的信道增益，C_N表示系统总容量，P_total表示总能耗，β为发射端功率放大器效率的倒数，P_B为基带处理功耗，P_RF为射频前端功耗，包括信号传输路径上所有的电路模块；102、对步骤101建立的能效优化模型进行迭代搜索，所述迭代搜索包括如下步骤：1)对M根天线进行遍历，即所选天线数N＝1:M，N代表本次遍历中取的天线个数，取值在1～M之间；2)当天线数N确定后，采用基于矩阵范数的天线选择进行对天线子集的选取；3)当天线数和天线子集确定后，此时能效是关于发射功率的函数，利用凸优化理论求解出最优发射功率，此时最优发射功率对应的能效即当前天线数下的最优能效。4)根据1),2)和3)可以得出当天线数为1到M时最优的能效，比较这M次能效的大小，进而得出最优能效，最优天线数，天线子集以及发射功率。