[发明专利]MR预处理下硬件损伤大规模MIMO双向中继系统功率分配方法

摘要

本发明公开了MR预处理下硬件损伤大规模MIMO双向中继系统功率分配方法，根据估计信道为每个用户、大规模MIMO中继分配功率，使得系统频谱效率达到最高。所述方法包括：1、硬件损伤大规模MIMO中继接收双向用户发送的导频信道，获得估计信道矩阵；2、根据估计信道信息、用户数以及基站天线数，计算出上行MRC接收检测和下行MRT预编码矩阵；3、根据系统总功率的限制，建立最大化频谱效率的非凸性优化函数，并将所述非凸性优化函数转化为凸性优化函数；4、根据所述凸性优化函数，计算每个用户和大规模MIMO中继分配功率。本发明考虑了大规模MIMO硬件损伤和LOS/NLOS衰落环境，能够更合理地为用户和大规模MIMO中继分配功率方案。

主权项

1.一种MR预处理下硬件损伤大规模MIMO双向中继系统功率分配方法，适用于一个M天线大规模MIMO中继，N对单天线用户，且用户对随机部署在中继两边，其特征在于：S1，首先计算得到含有硬件损伤的每个估计子信道的统计特征，包括如下步骤：1.1、所有用户向大规模MIMO中继发送导频信号，导频信号为用户端和大规模MIMO中继端已知的相互正交信号；1.2、基站以第n个用户为功率分配对象，大规模MIMO中继通过信道估计算法计算出含有硬件损伤的每个信道统计特征和估计误差的统计特征分别为其中，βn表示第n个用户到大规模MIMO中继的大尺度衰落系数，Kn表示第n个用户到大规模MIMO中继的莱斯衰落因子(Kn＝0为瑞利衰落)，pp表示用户发送的训练序列功率，τ训练序列长度，κr表示中继接收损伤电平。S2，计算得到第n'个用户的近似下行信道状况表征量，包括以下步骤：2.1、根据信道互易性获得估计信道矩阵，所有用户对向大规模MIMO中继发送信号，大规模MIMO中继利用MRC检测矩阵处理接收信号，得到处理后的信号r；2.2、大规模MIMO中继通过预编码矩阵处理信号r，大规模MIMO中继系统将处理后的信号放大并转发到用户；2.3、计算得到第n'个用户的下行信道状况表征量；2.4、根据大数定律获得第n'个用户的近似下行信道状况表征量；S3，得到功率受限条件下，频谱效率的函数表达式，包括如下步骤：3.1、已知所有用户和中继的发射总功率最大值为Pmax，得到频谱效率最高时用户和中继功率分配如下：其中，p0和p1分别为用户和中继的峰值功率。3.2、将所述公式(3)中非凸性优化函数转化为凸性多项式优化函数S4，最优功率分配方案的具体方法如下：4.1、初始化参数ε、ν、最大迭代次数L、设置迭代次数m，初始化信干噪比γn,1,n＝1,…,2N；4.2、计算和解公式(5)中几何规划函数其中为最接近γ_n+1的点，假设为最优解；4.3、判断是否满足或m＝L，若是，结束迭代；若为否，进入步骤(4.4)；4.4、令m＝m+1，继续步骤4.2。