[发明专利]一种毫米波系统的波束和功率分配方法

权利要求书

1.一种毫米波系统的波束和功率分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

建立以最大化系统能量效用为目标、联合优化波束和功率分配的问题模型；

在给定功率分配的情况下，对问题模型采用波束分配方法为用户进行波束分配，将波束向量分配给用户；

在给定波束分配的情况下，对问题模型采用功率分配方法为用户进行功率分配；

对问题模型进行联合优化波束分配和功率分配，获得最大化系统能量效用值；系统能量效用最大化问题模型为:

C₂:P_m,k≥0；

C₃:r_m,k≥r_min；

其中，η_EE(b,p)表示系统能量效用；R(b,p)表示系统总传输速率；P_tot表示系统总的传输功率消耗,约束条件C₁表示系统最大传输总功率为P_max；C₂确保用户的传输功率为非负值；C₃表示被调度的用户的最小传输速率为r_min；C₄表示每个用户最多与一个波束连接；C₅表示每个波束最多可以调度B_max个用户；b_m,k表示用户k在波束m上的被调度的状态；p_m,k表示用户k在波束m上的传输功率；r_m,k表示用户k在波束m上的传输速率；s.t.表示满足；M表示波束的总数量；K表示用户的总数量。

2.根据权利要求1所述的毫米波系统的波束和功率分配方法，其特征在于，系统总传输速率R(b,p)的计算方法如下：

计算用户k的信干燥比γ_m,k；

根据用户k的信干燥比γ_m,k计算用户k的传输速率，计算公式如下：

r_m,k＝log(1+γ_m,k)；

根据用户k的传输速率r_m,k计算系统总传输速率，计算公式如下：

其中，R(b,p)表示系统总传输速率。

3.根据权利要求2所述的毫米波系统的波束和功率分配方法，其特征在于，用户k的信干燥比的计算公式为：

其中，γ_m,k表示用户k的信干燥比，b_m,i表示用户i在波束m上被调度的状态，g_m,k代表用户k在波束m上的信道增益，g_n,k代表用户k在波束n上的信道增益，g_m,i代表用户i在波束m上的信道增益，p_m,i表示用户i在波束m上的传输功率，p_n代表波束n的传输功率，表示用户的加性高斯白噪声。

4.根据权利要求3所述的毫米波系统的波束和功率分配方法，其特征在于，波束分配方法包括：给定功率分配值p，将问题模型转化为第一子问题模型如下：

s.t.C₃-C₅；

其中，η_EE(b)表示给定功率分配后的系统能量效用值，R(b)表示给定功率分配后的系统总传输速率。

5.根据权利要求3所述的毫米波系统的波束和功率分配方法，其特征在于，功率分配方法包括：给定波束分配值b，将问题模型转化为第二子问题模型如下：

s.t.C₁-C₃；

其中，η_EE(p)表示给定波束分配后系统能量效用值，R(p)表示给定波束分配后系统总传输速率。