一种分布式天线系统及其功率分配方法

摘要

本发明提供了一种分布式天线系统的功率分配方法，根据每个用户的信道向量，组成一个等效的信道矩阵，并计算出这个等效的信道矩阵的伪逆，并进行能量归一化，即得到ZF波束形成矩阵，根据已有信息和求得的波束形成矩阵，进行初始化，采用迭代方法求解功率分配矩阵，最后波束形成矩阵和对角化的功率分配矩阵的开方相乘求得ZF发射预编码矩阵。本发明还提供了采用上述功率分配方法的分布式天线系统。与最优功率分配方法相比，本发明所提出的功率分配方法能够以很小的性能损失为代价有效地降低计算复杂度。

主权项

一种分布式天线系统的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：A、将分布式天线系统中每个用户的信道向量合并，组成一个等效的信道矩阵H＝[h₁,…,h_K]^T，为第k个用户与基站的多天线间信道向量，M为分布式天线系统中分布式天线的总数；计算出这个等效的信道矩阵的伪逆，并进行能量归一化，得到迫零波束形成矩阵迫零波束形成矩阵G的第m行第k列的元素为g_m,_k；B、定义矩阵A的第m行第k列的元素为定义S_j为已选天线序号的集合，Τ_j为剩余天线序号的集合，P为每个分布式天线的最大发射功率；设置为空集，Τ₀＝{1,…,M}，j＝0，根据以及w_jAp^T(w_j)＝1求出功率分配的初始值p(w₀)＝[p₁(w₀),…,p_K(w₀)],并进一步求出q_m(w₀)＝a_mp^T(w₀)‑1,m＝1,…,M，(x)⁺＝max(x,0)；a_m为矩阵A的第m行，表示其类型为1×M的向量，σ_k²为第k个用户的接收机热噪声功率，w₀为初始加权矩阵，j为迭代次数，w_j为第j次迭代的加权矩阵，p_k(w_j)为第j次迭代分配给用户k的功率，w_j,m为w_j的第m个元素，p(w_j)为第j次迭代分配给用户的功率向量，γ通过由wAp^T(w)＝1求得，其中p(w)＝[p₁(w),…,p_K(w)]；K为用户数目；C、设j＝j+1，$s_j=\arg \underset{m\in {\Gamma }_{j-1}}{\max }{q}_m\left(w_{j-1}\right),$更新S_j＝S_j‑1∪{s_j},${\Gamma }_j=\{m\in {\Gamma }_{j-1},m\notin S_j\};$根据公式$\left\{\begin{array}{cc}{w}_{j,m}={\mathrm{\mu w}}_{j-1,m}+(1-\mu ),& m=s_j\\ w_{j,m}={\mathrm{\mu w}}_{j-1,m},& m\ne s_j\end{array}\right.$更新w_j；D、根据更新后的w_j再计算出q_m(w_j),m＝{1,…,M}，并定义$q_{s_j}={\max }_{m\in S_j}{q}_m\left(w_j\right),q_{{\Gamma }_j}={\max }_{m\in {\Gamma }_j}{q}_m\left(w_j\right);$E、判断是否若是，返回步骤C；否则，由及w_jAp^T(w_j)＝1计算出p(w_j)，并得到最终的功率分配结果为：则功率分配矩阵P＝diag{p_k}；F、计算出迫零预编码矩阵为并以该迫零预编码矩阵对待发射信号进行预编码；步骤C中，当j＝1的时候，μ＝0；当j＞1的时候，由下述流程计算得到μ：C1、定义μ_min＝0和μ_max＝1；C2、计算μ＝(μ_min+μ_max)/2，更新w_j,并且由$p_k\left(w_j\right)={(\frac{1}{\gamma \underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{w}_{j,m}{a}_{m,k}}-{\sigma }_k^2)}^{+},k=1,...,K,$及w_jAp^T(w_j)＝1，来求得p(w_j)和q_m(w_j),m∈S_j；C3、如果更新μ_max＝μ，否则，更新μ_min＝μ；C4、判断是否μ_max‑μ_min＜ε，若是，则完成对μ的计算，否则，返回步骤C2，ε为特定的门限值。