[发明专利]基于能效最优的成对用户大规模天线中继系统及其资源分配方法

摘要

本发明公开了一种基于能效最优的成对用户大规模天线中继系统及其资源分配方法，属于无线通信技术领域。该系统由多个信源节点、多个信宿节点和一个中继节点所组成，信源节点与信宿节点一一对应组成通信对，中继节点采用迫零准则对信源节点的信号进行放大转发，在两个时隙内完成信息传递。系统中所有信源和信宿节点均配置单根天线，中继节点配置大规模天线阵列。本发明方法以最大化系统能效为目标，以信源节点发射功率、中继节点发射功率和中继节点天线数三个系统资源参量为优化变量建立数学模型，再采用交替迭代优化算法及目标函数的部分凸性和拉格朗日对偶法，获得了中继节点最优发射功率和中继最优天线数的闭合形式解。

主权项

1.一种基于能效最优的成对用户大规模天线中继系统资源分配方法，所述中继系统包括K个信源节点、K个信宿节点和一个中继节点，所述信源节点与信宿节点一一对应，组成通信对，所述中继节点采用迫零准则对信源节点的信号进行放大转发，在两个时隙内完成信息传递；所述中继系统采用时分双工制式，采用了一定的用户调度策略，将具有相同大尺度衰落的信源节点或信宿节点放在一个时频资源块中，且信道服从平坦块衰落，其特征在于，所述方法包括步骤：S1.建立以最大化系统总能效为目标，以信源节点发射功率、中继节点发射功率和中继节点天线数三个系统资源参量为优化变量的数学模型；S2.利用Jensen不等式和逆Wishart矩阵的各阶距特性，求用户频谱效率的下界解析表达式；并基于所述中继节点部署的大规模天线数远大于用户数对所述的下界解析表达式近似化简，将所述近似化简的下界解析表达式，以及将信源节点与中继节点最优发射功率数学关系式代入原始优化问题的目标函数；S3.用交替迭代算法，求中继节点最优发射功率和中继节点最优天线数；以及S4.中继节点将信源节点最优发射功率值反馈通知所有信源节点，并将中继节点发射功率和中继节点天线数调至S3所得的最佳值。