[发明专利]一种硬件损耗下大规模MIMO系统能效优化方法

权利要求书

1.一种适用于硬件损耗下大规模MIMO下行系统能效优化方法，其特征在于：

基站作为发射端有N根发射天线，发射功率为P_b，传输的数据符号为x＝Ws，且每根天线对应配置一个DAC，信号经过DAC处理后加入发射机硬件失真噪声并汇总为最终的基站发射信号；K个单天线用户同时作为接收端，并且每个用户终端信号接收前加入接收机硬件失真噪声。根据Bussang理论，基站发送信号和用户接收信号为

其中，H是N×K维服从瑞利分布的小尺度衰落信道矩阵，n_D为DAC失真噪声，为基站端硬件失真噪声矢量，δ_t为发射机硬件损耗参数，为用户端硬件失真噪声矢量，δ_r为接收机硬件损耗参数，为信道噪声矢量。

该能效优化方法包含以下几个步骤：

步骤1：在大规模MIMO下行系统中，基站N根发射天线对应连接低精度DAC，其量化比特且b_D1＜b_D2；基站发射机硬件损耗参数且δ_t1＜δ_t2；用户接收机硬件损耗参数且δ_r1＜δ_r2，设置迭代参数分别为λ，κ，θ；

步骤2：将b_D的取值区间划分为λ个子区间，并选取n₁个b_D的预选值；将δ_t的取值区间划分为κ个子区间，并选取n₂个δ_t的预选值；将δ_r的取值区间划分为θ个子区间，并选取n₃个δ_r的预选值，因此共计有ξ＝n₁n₂n₃种方案可供选择；

预选值的选取：若取值区间长度小于子区间的数值个数，则区间内的所有整数值为预选值；否则每个子区间对中值进行四舍五入作为该子区间的预选值。

步骤3：根据式(2),并使用参数b_D、δ_t和δ_r的ξ种备选方案，分别计算出频谱效率R_sum、系统总功耗P_total和能量效率Θ_EE；

步骤4：从ξ种备选方案中选出使得Θ_EE达到最优值的b_D、δ_t和δ_r，并记为和

步骤5：若满足迭代结束条件，则输出最优取值和否则根据前面得到的和对b_D、δ_t和δ_r的区间进行更新并继续进行迭代，直到得出最优取值。

2.频谱效率的计算步骤：

(1)根据Bussang理论，用户k的频谱效率为

(2)所有用户总的频谱效率为

3.系统总功耗和能量效率的计算步骤：

(1)系统总功耗由四部分组成：P_total＝P_FIX+P_b+2MP_DAC，其中P_FIX是维持基站正常运行的固定功耗；P_b为基站信号发送功率；P_DAC为连接DAC的射频链路，即

(2)进一步地，如步骤1所述，将参数b_D、δ_t和δ_r作为约束条件，得到能量效率优化函数为：

4.根据步骤2划分b_D、δ_t和δ_r的取值子区间。若在该子区间能取得最优的能量效率，则输出最优取值和否则更新子区间范围。

5.根据步骤5，若取值区间长度小于或等于设定好迭代参数值，则b_D、δ_t和δ_r的输出值为和并停止迭代更新。