[发明专利]一种基于二元功率分配的移动通信基站能量效率优化方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术，具体是涉及一种基于二元功率分配的移动通信基站能量效率优化方法。

背景技术

随着移动通信用户数量的急剧增加和无线宽带业务(如多媒体业务)的迅速兴起，人们期望未来移动通信系统能提供更高的数据传输率(100Mbps以上)、更高的频谱效率(10bps/Hz以上)。

多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)是一种在发射端和接收端都配置多根天线的技术。MIMO是提高频谱效率的一种有效手段，它能够在不增加发射功率的前提下，为系统带来分集增益和复用增益，成倍的提高系统的频谱效率。

正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)已被作为下一代宽频无线通信系统的基本调制方式。其首先利用串并转换将信号变为多路速率较低的并行信号，再将并行信号调制到正交子载波上，实现了子信道之间的正交性，同时利用循环前缀技术消除了延迟扩展带来的码间串扰，展现了这种技术在抑制信道间干扰和信道内码间串扰上卓越的优越性。

事实上，MIMO技术与OFDM相结合而成的MIMO-OFDM技术已经成为了3GPP长期演进计划(Long Time Evolution，LTE)中物理层下行链路的技术标准。随着ICT系统能耗问题日益引起广泛关注，越来越多致力于优化MIMO-OFDM系统能量效率的资源分配方案正被学术界和产业界提出来，但是目前这些方案尚未在能量效率的标准上达成一致，以基站端的发送功率的投入-产出关系衡量能量效率并进行优化的方案并不多见。

发明内容

本发明将一个移动通信系统中基站的频谱效率与发送功率之比作为衡量系统能效的标准，并在此种能效标准的基础上，提出了一种基于二元功率控制的移动通信基站能量效率优化方法，旨在提高系统的能量效率。

一种基于二元功率控制的移动通信基站能量效率优化方法，包括以下步骤：

(1)初始化大功率信道集的子信道总发送功率P_maxtotal和小功率信道集的子信道总发送功率P_mintotal；

(2)将所有子信道按信道范数值由大到小排列得到子信道集合

(3)按照如下方式确定大功率信道集和小功率信道集：

(31)将中的第1条子信道加入大功率信道集，令i＝2；

(32)若中第i条子信道试探加入大功率信道集后不降低当前大功率信道集的总能量效率，则将第i条子信道加入大功率信道集，进入步骤(33)，否则，将中第i至N条子信道加入小功率信道集，进入步骤(4)；

(33)i＝i+1，若i≤N，返回步骤(32)，否则，进入步骤(4)；

(4)对大功率信道集中的各子信道分配功率对小功率信道集中的各子信道分配功率M为大功率信道集中的子信道个数，N为中的子信道个数。

进一步地，所述步骤(32)按如下方式判断中第i条子信道试探加入大功率信道集后是否降低当前大功率信道集的总能量效率：若第i条子信道的信噪比SNR_i满足则表示第i条子信道试探加入大功率信道集后不降低当前大功率信道集的总能量效率，其中，n_i为本地噪声功率，；表示第i条子信道的传输矩阵范数。

本发明的技术效果体现在，用基站发送功率的产出——投入关系来定义系统的能量效率，并针对单小区MIMO-OFDM系统，以优化移动通信基站能量效率为目的，提出了一种基于二元功率控制的能量效率优化算法，通过数学推导得出的功率判决门限值，对子信道进行判定以实现功率控制，从而提高系统的能量效率。

附图说明

图1为本发明所考虑的单小区多用户MIMO-OFDM的场景图。

图2为本发明中能量效率优化算法的流程图。

图3为本发明的算法与平均功率控制算法这两种算法的频谱效率随总发送功率变化情况的仿真图。

图4为本发明的算法与平均功率控制算法这两种算法的能量效率随总发送功率变化情况的仿真图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方案具体描述本发明。