[发明专利]协作网络下行链路非完美信道下的总功率联合优化方法

说明书

协作网络下行链路非完美信道下的总功率联合优化方法，涉及无线通信领域，具体涉及协作网络下行链路的总功率联合优化。本发明是为了解决现有的协作网络架构中的网络功率消耗较大的问题，本发明首先根据基站功率消耗模型和回程链路功率模型，建立网络总功率模型，对网络总功率消耗问题进行建模，通过将SINR约束转换到其协方差形式，采用低复杂度的启发式方法进行基站模式选择，提出DC方法迭代求解来确定用户连接，得到用户连接、波束成型；最终解决网络总功率消耗问题，得到联合优化后网络消耗的总功率。本发明适用于无线通信领域。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及协作网络下行链路的总功率联合优化。

背景技术

由于移动互联网业务的流量迅速上升，运营商需要通过布置大量密集的低功率基站，才能够满足移动无线业务日益增长的要求。然而，随之带来的如用于建设、运营、升级无线接入网的支出不断增加，迫使运营商必须寻找低成本的无线业务接入方法。为了达到上述要求，学术界和工业界提出了一些新的网络架构、先进的信号处理技术。为了用户高速率需求，例如视频通信，可以过协作(协作多点传输，CoMP)来提高频谱效率，增加用户速率。然而，随着基站数量的增多，用户受到相邻基站的干扰也会越来越严重，需要增加发送功率才能满足用户的需求。同时，随着协作基站数的增多，基站间需要交换和共享的用户数据和信道信息将会越多，从而带来了严重的回程功率开销。为此，为了满足用户的需求，降低网络的功率消耗，需要对低业务量时的基站功率进行优化，即优化基站模式。还需要对用户连接基站进行优化，即优化每个用户的服务基站。此外，通过设计合理的波束向量，能够进一步降低系统的功率消耗。同时由于信道的非完美性，使得功率消耗问题求解变得更加复杂和困难。

发明内容

本发明是为了解决现有的协作网络架构中的网络功率消耗较大的问题，进而提出了协作网络下行链路非完美信道下的总功率联合优化方法。

协作网络下行链路非完美信道下的总功率联合优化方法，包括以下步骤：

步骤1、在集中式网络架构下，该架构下有L个基站，基站集合为Λ＝{1,…,L}，每个基站配有N根天线；被调度的用户均为单天线用户，被调度的用户的集合用K′＝{1,…,K}表示，其中K表示被调度用户的数量，K为正整数；

根据基站功率消耗模型和回程链路功率模型，建立网络总功率模型：

其中，P^tot表示网络消耗的总功率；P_l^c为基站l的静态功率；为基站l的发射功率；表示基站l的回程链路功率；A为激活基站的集合；η为功率放大器的效率；k表示用户序号；w_lk为基站l到用户k的波束向量；为基站l给用户k的发送功率；||·||表示矩阵的欧式范数；U_l表示基站l服务的用户集合；R_k为用户的速率；p_bh为传输最大数据速率为C_bh时回程链路功率消耗；

步骤2、针对网络总功率模型，对网络总功率消耗问题进行建模：

其中，s.t.表示约束条件；C1表示非完美信道状态下的SINR约束，C2表示每个基站的最大发送功率受限；

考虑信道的不确定性，将信道建模为一个欧式球约束，用集合Ψ_k表示A个激活基站到用户k的信道，h_k为A个激活基站到用户k真实的信道状态，是A个激活基站到用户k的信道估计向量，C^NA×¹表示NA×1的复向量空间，δ_k为用户k的信道不确定性的大小；