一种基于统计特性的多天线能效优化方法

摘要

本发明公开一种在多天线MIMO系统中基于统计特性的传输与能效优化方法，包括：接收端采用基于训练序列的MMSE估计获得信道估计值，并基于码本进行有限反馈，从而使得发射端获得信道状态信息并进行波束赋形的数据传输；针对这一传输过程进行能效优化，根据其信道统计特性对MMSE估计值和估计误差，及码本反馈量化值和反馈误差进行统计分析，进而通过信道容量形成针对能效度量的统计分析和能效优化模型，给出能效最大化的训练功率及数据功率分配。采用本发明的技术方案，可以有效的提高系统能效性，而在快速时变信道环境下，可以以极低复杂度获得趋近于已有动态功率分配方法的性能。

主权项

一种基于统计特性的多天线能效优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立通信链路系统模型所述通信链路系统中数据x的接收信号y为：其中，P^D为数据功率分配，h为信道响应矢量，且服从分布，n为高斯白噪声信号，且服从分布，为信道量化值；步骤2、MMSE信道估计与分析基于接收信号y对信道响应矢量h进行MMSE估计，得到信道估计矢量且其中，为估计误差；步骤3、信道反馈通过基于Llyod码本的有限反馈方式对所述信道估计矢量量化，得到信道量化值且其中，e^Fe为量化误差；步骤4、基于估计和反馈的能效优化，包括以下步骤：步骤4.1、计算信道容量其中，N_t为通信链路系统中发射天线的根数，R为信道容量的下界；步骤4.2、能效优化根据发射端设计功率控制器的目标为最大化遍历能效的下界值，结合所述信道容量，能量效率度量为：$E=E\left\{\frac{(T-J)R}{a({\mathrm{JN}}_t{P}^{Tr}+(T-J\left)P^D\right)+{\mathrm{TP}}^C}\right\}=E\left\{\frac{{\log }_2(1+\frac{P^D{\left(\right|\left|\bar{h}\right||-{\left(N_t{ϵ}^{Fe}\right)}^{\frac{1}{2}})}^2}{{\sigma }_n^2+P^D{ϵ}^{Tr}})}{a(\frac{J}{T-J}{N}_t{P}^{Tr}+P^D)+\frac{T}{T-J}{P}^C}\right\}$其中，E为能量效率，J为训练序列持续时间，P^Tr为每个发射天线上的训练功率，P^D为数据传输功率，P^C为电路功耗，a为恒定功率放大器的效率，T为每个时隙的符号数，ε^Fe为量化误差e^Fe的方差下界；根据获得的ε^Fe和统计特性，得出使能量效率E最大化的最优P^Tr及P^D。