[发明专利]基于对偶性的下行多用户能效波束成形方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种考虑能效的在功率约束下的利用上下行对偶特性的最大化合速率的下行波束成形方法。

背景技术

随着通信技术与设备的发展，无线传输数据的数据量剧增，也造成了相应的能量消耗的显著增加。以往，多天线传输作为一种有效地提高系统频谱效率的方法得到了广泛的利用，而随之衍生出的大规模天线可以提高系统的能效。能效一般被定义为系统和速率与总的功率损耗的比值，最近，在下行多用户多天线系统中利用小区波束成形和功率控制方法来抑制解决能效问题成为了无线通信领域的一大研究热点。在功率约束下的能效问题是一个非凸的问题，求解起来比较困难，目前波束成形和功率分配方法的设计主要集中在通过迭代以及取界等方法来转化成相应的易于求解的凸问题，并没有考虑到上下行的对偶特性。为此，本发明基于对偶理论原理设计了一种基站功率约束条件下的多用户波束成形方法。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种计算复杂度比较低的、有效提高系统能效的功率约束下的基于上下行对偶性的波束成形方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于对偶性的下行多用户能效波束成形方法，该方法包括以下步骤：

1）.初始化下行传输功率p⁽ⁿ⁾和波束矢量W⁽ⁿ⁾，保证满足信干噪比和功率的约束。然后通过下行传输功率p⁽ⁿ⁾和波束矢量W⁽ⁿ⁾计算出此时的信干噪比通过计算出的虚拟上行信干噪比分别计算出近似参数和设置此时的虚拟上行传输功率q⁽ⁿ⁾＝0，并且初始化此时的目标函数g←(n)=0;]]>

为第n次迭代以后目标函数的值；K为基站的数量；k为用户编号；

n为算法迭代次数，初始值为0；

W⁽ⁿ⁾为为基站对用户k的波束矢量；

p⁽ⁿ⁾为为基站对用户k的发射功率；

q⁽ⁿ⁾为为用户k对基站的虚拟上行功率；

为为用户k的虚拟上行信干噪比；

为为用户k的速率近似辅助变量；

为为用户k的速率近似辅助变量；

h_k为基站到用户k之间的信道参数；σ为系统热噪声；

其中利用p⁽ⁿ⁾和W⁽ⁿ⁾来获得信干噪比的计算方法如下所示：