用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，包括：步驟1：組建雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)；步驟2：所有用戶終端向中繼發(fā)送狀態(tài)信息；步驟3：中繼收集所有用戶與中繼之間的大尺度衰落的統(tǒng)計(jì)信息；步驟4：設(shè)置迭代次數(shù)，并計(jì)算每個(gè)用戶的初始SINR；步驟5：求解關(guān)于信干噪比、用戶功率和中繼功率的幾何規(guī)劃問(wèn)題，得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題用戶功率和中繼功率的最優(yōu)解；步驟6：進(jìn)行零判定；步驟7：收斂判定；步驟8：迭代次數(shù)自增1，設(shè)置下一次迭代初始SINR值，返回執(zhí)行步驟5；步驟9：功率優(yōu)化結(jié)束。本發(fā)明利用了大尺度衰落的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)信息，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度和功耗，極大地提高系統(tǒng)的可達(dá)和速率。
【專利說(shuō)明】
用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種用于雙向全雙工大規(guī)模天線中 繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量到2020年將會(huì)增長(zhǎng)1000倍。然而目前 的蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)法支撐無(wú)線數(shù)據(jù)的指數(shù)增長(zhǎng)W及海量的無(wú)線設(shè)備接入。第五代蜂窩網(wǎng)絡(luò) 通信被指能夠帶來(lái)1000倍的系統(tǒng)容量提升，并且能提供許多新特性，比如支持海量低功耗 設(shè)備接入，擴(kuò)大覆蓋率，提高可靠性，降低延遲等。運(yùn)些目標(biāo)需要采用一些新的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 比如大規(guī)模天線(massive Multiple I噸ut Multiple Output,ΜΙΜΟ)技術(shù)，全雙工技術(shù)，協(xié) 作中繼技術(shù)，毫米波通信和終端與終端直接通信(Device to Device,D2D)等。大規(guī)模天線 技術(shù)最近成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)多天線相比，大規(guī)模天線通過(guò)采用幾百上千根天線能 提供很大的陣列增益和空間復(fù)用增益，因此能夠?qū)崿F(xiàn)較高的頻譜和能量效率。因?yàn)樘炀€數(shù) 遠(yuǎn)大于用戶數(shù)，因此可W使用簡(jiǎn)單的線性處理技術(shù)獲得近似非線性技術(shù)的性能。此外，全雙 工技術(shù)近來(lái)也引起了很大關(guān)注。通過(guò)在相同頻段相同時(shí)間同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)，全雙工比 半雙工更能充分利用頻譜和時(shí)間資源，可W提供近乎半雙工兩倍的頻譜效率。但是全雙工 的循環(huán)干擾化OOP Intederence，LI)成為其一大缺點(diǎn)。為了抑制循環(huán)干擾，國(guó)內(nèi)外很多研 究人員已經(jīng)做了很多工作，已有文獻(xiàn)表明通過(guò)現(xiàn)有的循環(huán)干擾消除技術(shù)可W將循環(huán)干擾降 低到接近白噪聲水平。此外，通過(guò)中繼進(jìn)行協(xié)作通信可W擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，增加通信速 率，提高系統(tǒng)可靠性。因此，將大規(guī)模天線技術(shù)和全雙工技術(shù)應(yīng)用在中繼系統(tǒng)吸引了越來(lái)越 多的研究興趣。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中已有考慮單向全雙工大規(guī)模天線中繼的功率分配，W及非大規(guī)模天線 情況下全雙工中繼系統(tǒng)的功率優(yōu)化，但是并沒(méi)有設(shè)及雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)的功 率優(yōu)化方法?，F(xiàn)有技術(shù)已有功率優(yōu)化方法是根據(jù)瞬時(shí)信道狀態(tài)信息的變化進(jìn)行功率分配， 顯然此方法復(fù)雜度較高，計(jì)算功耗較大。
[0004] 本發(fā)明目的為提出一種基于信道統(tǒng)計(jì)特性的雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功 率優(yōu)化方法，優(yōu)化各個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率，提高系統(tǒng)可達(dá)速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于雙向全雙工大規(guī)模天線中 繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明提供的用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，包括如下 步驟：
[0007] 步驟1:組建雙向全雙工天線中繼系統(tǒng)；
[000引步驟2:所有用戶終端向中繼發(fā)送狀態(tài)信息；
[0009]步驟3:中繼收集所有用戶與中繼之間的大尺度衰落的統(tǒng)計(jì)信息；
[0010] 步驟4:設(shè)置迭代次數(shù)i = l，初始化誤差口限值，并計(jì)算每個(gè)用戶的初始信干噪比 SINR；
[0011] 步驟5:記錄迭代次數(shù)i，求解關(guān)于信干噪比、用戶功率和中繼功率的幾何規(guī)劃問(wèn) 題，得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題SINR的最優(yōu)解，并且得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題用戶功率和中繼功 率的最優(yōu)解；
[0012] 步驟6:進(jìn)行零判定，具體地，若存在任意一個(gè)用戶的當(dāng)前迭代SINR的最優(yōu)解的值 為零，則功率優(yōu)化結(jié)束，執(zhí)行步驟9;否則，執(zhí)行步驟7;
[0013] 步驟7:收斂判定，具體地，若當(dāng)前迭代初始SINR和當(dāng)前迭代最優(yōu)解SINR滿足設(shè)定 條件，則認(rèn)為功率分配算法收斂，功率優(yōu)化結(jié)束，執(zhí)行步驟9;否則，進(jìn)入步驟8;
[0014] 步驟8:設(shè)置迭代次數(shù)i自增1，令第k個(gè)用戶下一次迭代初始SINR設(shè)置為當(dāng)前迭代 SINR的最優(yōu)解，返回執(zhí)行步驟5;
[0015] 步驟9:功率優(yōu)化結(jié)束，當(dāng)前迭代中用戶功率和中繼功率的最優(yōu)解即為本功率優(yōu)化 方法滿足系統(tǒng)和速率值最大的解。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟1中組建的雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)包括:多個(gè)用戶對(duì)與 一個(gè)中繼；初始化雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)的參數(shù)，所述系統(tǒng)參數(shù)包括：用戶對(duì)個(gè) 數(shù)，記為K;中繼發(fā)送天線數(shù)，記為Nt;中繼接收天線數(shù)，記為Nr;所有用戶具有一根天線，所有 用戶及中繼均工作在全雙工模式，中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟2中用戶發(fā)來(lái)的狀態(tài)信息包括：用戶的發(fā)送導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度信息、 導(dǎo)頻功率信息、有效載荷功率信息、用戶間干擾信息、用戶的循環(huán)干擾信息、用戶的位置信 息。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟3包括：中繼根據(jù)用戶的位置信息，在已有的中繼覆蓋范圍內(nèi)大 尺度衰落與位置的統(tǒng)計(jì)信息列表中收集所有用戶與中繼之間的大尺度衰落統(tǒng)計(jì)信息。 [0019]優(yōu)選地，所述步驟4中第k個(gè)用戶的初始SINR表示為汽,,，計(jì)算公式如下：

[0033] 式中：化,k'）表示一個(gè)用戶對(duì)，化,k'）= (2m-l ,2m)或者化,k'）= (2m,2m-l)，m = 1,2, ···，!(;化表示用戶k'的有效載荷發(fā)送功率，MPk表示第k個(gè)用戶受到的來(lái)自其他用戶對(duì) 的干擾，LIRk表示中繼的自循環(huán)干擾的影響，NRk表示第k個(gè)用戶受到的中繼噪聲的影響，MUk 表示用戶間干擾和用戶k自循環(huán)干擾的影響，ANk表示第k個(gè)用戶處的白噪聲的影響，a。表 示由用戶對(duì)化，k'）和用戶對(duì)的大尺度衰落信息計(jì)算的中間變量，bk表示由第k'個(gè)用 戶的大尺度衰落信息計(jì)算的中間變量，ck,η表示由用戶對(duì)化，k'）和用戶對(duì)(n，n'）的大尺度 衰落信息計(jì)算的中間變量，K表示中繼發(fā)送天線和中繼接收天線的比值，資。表示用戶k'到 中繼接收天線的大尺度衰落的信道估計(jì)值，Λ,表示中繼發(fā)送天線到用戶k的大尺度衰落的 信道估計(jì)值，0W表示用戶j到中繼接收天線的大尺度衰落增益，Puk'表示用戶k'到中繼接收 天線的大尺度衰落增益，，表示中繼發(fā)送天線到用戶j'的大尺度衰落的信道估計(jì)值，Pdk表 示中繼發(fā)送天線到用戶k的大尺度衰落增益，為表示中繼發(fā)送天線到第η'個(gè)用戶的大尺度 衰落的信道估計(jì)值，βυη表示第η個(gè)用戶到中繼接收天線的大尺度衰落增益，iU表示用戶k到 中繼接收天線的大尺度衰落增益，門表示用戶j的有效載荷發(fā)送功率，扣表示中繼的發(fā)送功 率，Pn表示用戶η的有效載荷發(fā)送功率。τ表示用戶的發(fā)送導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度，Pp表示用戶的發(fā)送 導(dǎo)頻功率，σ；；,表示中繼端的白噪聲水平，六表示用戶端的白噪聲水平，σ吉表示中繼端的循 環(huán)干擾水平，表示用戶k端的循環(huán)干擾水平，口|,表示第k個(gè)用戶收到的來(lái)自第j個(gè)用戶的 用戶間干擾水平;化={1，3,-.,21(-1}或者化={2,4,-.,21(}，j，ke化表示j和k同時(shí)包含在 集合化。
[0034] 優(yōu)選地，所述步驟5包括:記錄迭代次數(shù)i，求解關(guān)于信干噪比、用戶功率和中繼功 率的幾何規(guī)劃問(wèn)題，所述幾何規(guī)劃問(wèn)題如下：
[0039] 其中，％ =么,(1 +知)-1，=巧'(1 + 只.,.)，
[0040] 式中：vk,i表示由用戶k當(dāng)前迭代初始SINR求得的一個(gè)參數(shù)，Ak,i表示由用戶k的當(dāng) 前迭代初始SINR和VM求得的一個(gè)參數(shù)，丫 k表示用戶k的信干噪比運(yùn)一優(yōu)化目標(biāo)變量，Pi表 示用戶1的有效載荷發(fā)送功率運(yùn)一優(yōu)化目標(biāo)變量，P2K表示用戶2K的有效載荷發(fā)送功率運(yùn)一 優(yōu)化目標(biāo)變量，巧^"表示用戶端的最大功率約束，巧""表示中繼端的最大功率約束;fk(Pl， ?2,…，P2K,Pr)由下式表不：
[0041]
[0042] 通過(guò)計(jì)算得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題SINR的最優(yōu)解，第k個(gè)用戶的當(dāng)前迭代SINR的最 優(yōu)解表示為^，從而得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題用戶功率和中繼功率的最優(yōu)解，當(dāng)前迭代第k個(gè) 用戶的最優(yōu)發(fā)送功率解表示為馬,，當(dāng)前迭代中繼的最優(yōu)發(fā)送功率解表示為ii.。
[0043] 優(yōu)選地，所述步驟7中的設(shè)定條件是指：當(dāng)前迭代初始SINR和當(dāng)前迭代最優(yōu)解SINR 滿足max,. I么^ f，則認(rèn)為功率分配算法收斂功率優(yōu)化結(jié)束，執(zhí)行步驟9 ;否則，執(zhí)行步 驟8;其中ε表示誤差口限值。
[0044] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0045] 1、本發(fā)明提供了一種雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)建模分析，并提供了一種基 于信道統(tǒng)計(jì)特性的功率優(yōu)化方法。
[0046] 2、本發(fā)明提出的功率優(yōu)化方法利用了大尺度衰落的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)信息，不依賴于實(shí)時(shí) 信道估計(jì)值，因此計(jì)算次數(shù)少，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度和功耗。
[0047] 3、本發(fā)明提出的功率優(yōu)化方法能極大的提高系統(tǒng)的可達(dá)和速率。
【附圖說(shuō)明】
[0048] 通過(guò)閱讀參照W下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0049] 圖1為本發(fā)明提供的多用戶對(duì)雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)模型示意圖；
[0050] 圖2為本發(fā)明提供的功率優(yōu)化方法流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。W下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不W任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變化和改進(jìn)。運(yùn)些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明提供的用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，包括如下 步驟：
[0053] 步驟1:組建雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)；
[0054] 步驟2:所有用戶終端向中繼發(fā)送狀態(tài)信息；
[0055] 步驟3:中繼收集所有用戶與中繼之間的大尺度衰落的統(tǒng)計(jì)信息；
[0056] 步驟4:設(shè)置迭代次數(shù)i = l，初始化誤差口限值，所述誤差口限值用ε表示，并計(jì)算 每個(gè)用戶的初始信干噪比SINR，第k個(gè)用戶的初始SINR表示記為クw;
[0057] 步驟5:記錄迭代次數(shù)i，求解關(guān)于信干噪比、用戶功率和中繼功率的幾何規(guī)劃問(wèn) 題，得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題SINR的最優(yōu)解，第k個(gè)用戶的當(dāng)前迭代SINR的最優(yōu)解記為^彿 且得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題用戶功率和中繼功率的最優(yōu)解；
[0058] 步驟6:進(jìn)行零判定，具體地，若存在任意一個(gè)用戶的當(dāng)前迭代SINR的最優(yōu)解的值 為零，則功率優(yōu)化結(jié)束，執(zhí)行步驟9;否則，執(zhí)行步驟7;
[0059] 步驟7:收斂判定，具體地，若當(dāng)前迭代初始SINR和當(dāng)前迭代最優(yōu)解SINR滿足 max, I只,-^I《S，則認(rèn)為功率分配算法收斂，功率優(yōu)化結(jié)束，執(zhí)行步驟9;否則，進(jìn)入步驟8;
[0060] 步驟8:設(shè)置迭代次數(shù)i自增1，令下一次迭代初始SINR設(shè)置為a,. = η:，返回執(zhí)行步 驟5;
[0061 ]步驟9:功率優(yōu)化結(jié)束，當(dāng)前迭代中用戶功率和中繼功率的最優(yōu)解即為本功率優(yōu)化 方法滿足系統(tǒng)和速率值最大的解。
[0062] 所述步驟1中組建的雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)包括:多個(gè)用戶對(duì)與一個(gè)中 繼;初始化雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)的參數(shù)，所述系統(tǒng)參數(shù)包括：用戶對(duì)個(gè)數(shù)，記為 Κ;中繼發(fā)送天線數(shù)，記為Nt;中繼接收天線數(shù)，記為Nr;所有用戶具有一根天線，所有用戶及 中繼均工作在全雙工模式，中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議(amplify-and-fo;rward)。
[0063] 具體地，如圖1所示：中繼信號(hào)處理采用最大比合并最大比發(fā)送技術(shù)。K個(gè)用戶對(duì)通 過(guò)中繼相互交換信息，其中（S2k-i，S2k)為一個(gè)用戶對(duì)，4=1，2，-，，1(，每一個(gè)用戶對(duì)之間進(jìn)行 通信。中繼發(fā)送和接收天線數(shù)分別為Nt和Nr，每個(gè)用戶只有一根天線同時(shí)用于發(fā)送和接收。 用戶對(duì)之間由于距離太遠(yuǎn)沒(méi)有直接鏈路，但臨近用戶之間會(huì)有相互干擾，用戶k收到的來(lái)自 用戶j的用戶間干擾水平用表示。由于所有節(jié)點(diǎn)均工作在全雙工模式，所W所 有節(jié)點(diǎn)都受到自循環(huán)干擾的影響，用戶k端的自循環(huán)干擾水平用表示，中繼端的自循環(huán) 干擾水平用表示。
[0064] 所述步驟2中用戶發(fā)來(lái)的狀態(tài)信息包括:用戶的發(fā)送導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度信息，導(dǎo)頻功率 信息，有效載荷功率信息，用戶間干擾信息，用戶的循環(huán)干擾信息化I)，用戶的位置信息。
[0065] 所述步驟3包括：中繼根據(jù)用戶的位置信息，在已有的中繼覆蓋范圍內(nèi)大尺度衰落 與位置的統(tǒng)計(jì)信息列表中收集所有用戶與中繼之間的大尺度衰落統(tǒng)計(jì)信息。
[0066] 所述步驟4中第k個(gè)用戶的初始SINR的計(jì)算公式如下，此時(shí)假設(shè)系統(tǒng)采用最小二乘 (least square)信道估計(jì)方法。
[0067]
[006引其中，k = l，2,…，2K，化，k'）表示一個(gè)用戶對(duì)，化，k'）= (2m-l，2m)或者
[0069]化，k') = (2m, 2m_l )，m=l,2,...,K。


用戶k的有效載荷發(fā)送功率，扣表示中繼的發(fā)送功率。iU表示用戶k到中繼接收天線的大尺 度衰落增益，Pdk表示中繼發(fā)送天線到用戶k的大尺度衰落增益，
N, 一
[0075] 其中 。上式中，Κ = ^，Pk表示
，τ表示用戶的發(fā)送導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度，Pp表示用戶的發(fā)送導(dǎo)頻功率，表示中繼 端的白噪聲水平，表示用戶端的白噪聲水平，請(qǐng)表示中繼端的循環(huán)干擾水平，巧表示用 戶k端的循環(huán)干擾水平，表示用戶k收到的來(lái)自用戶j的用戶間干擾水平。化={1，3，···， 2K-1}或者化={2，4，…，2K}，j，ke化表示j和k同時(shí)包含在集合化。
[0076] 所述步驟5包括:記錄迭代次數(shù)i。求解關(guān)于信干噪比、用戶功率和中繼功率的幾何 規(guī)劃問(wèn)題，所述幾何規(guī)劃問(wèn)題如下所示。
[0081]上式中，K,。.二知(1 +興,)-1，=巧'(1 +片,）。巧""表示用戶端的最大功率約 束，巧""'表示中繼端的最大功率約束。f k化，P2，· · ·，P2K，Pr)由下式表示：
[0084] 通過(guò)計(jì)算得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題SINR的最優(yōu)解，用戶k的當(dāng)前迭代SINR的最優(yōu)解 表示為Λ。并且得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題用戶功率和中繼功率的最優(yōu)解。當(dāng)前迭代用戶k的最 優(yōu)發(fā)送功率解表示為巧;.，當(dāng)前迭代中繼的最優(yōu)發(fā)送功率解表示為。
[0085] 所述步驟6包括:零判定，如果存在任意一個(gè)k化e {1，2，…，2K})滿足7,' = 0，功率 優(yōu)化結(jié)束，進(jìn)入步驟9。否則，進(jìn)入步驟7。
[0086] 所述步驟7包括:收斂判定，如果當(dāng)前迭代初始SINR和當(dāng)前迭代最優(yōu)解SINR滿足 max, I知,-I fi f，則認(rèn)為功率分配算法收斂，功率優(yōu)化結(jié)束，進(jìn)入步驟9。否則，進(jìn)入步驟8。
[0087] 所述步驟8包括:設(shè)置迭代次數(shù)i = i+1，下次迭代初始SINR設(shè)置為η, = ，進(jìn)入步 驟5繼續(xù)迭代。
[0088] 所述步驟9包括:功率優(yōu)化結(jié)束，當(dāng)前迭代中用戶功率和中繼功率的最優(yōu)解巧^口 巧.，即為本功率優(yōu)化方法滿足系統(tǒng)和速率值最大的解。
[0089] W上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，運(yùn)并不影 響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可W任意相 互組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步 驟： 步驟1:組建雙向全雙工天線中繼系統(tǒng)； 步驟2:所有用戶終端向中繼發(fā)送狀態(tài)信息； 步驟3:中繼收集所有用戶與中繼之間的大尺度衰落的統(tǒng)計(jì)信息； 步驟4:設(shè)置迭代次數(shù)i = l，初始化誤差門限值，并計(jì)算每個(gè)用戶的初始信干噪比SINR; 步驟5:記錄迭代次數(shù)i，求解關(guān)于信干噪比、用戶功率和中繼功率的幾何規(guī)劃問(wèn)題，得 到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題SINR的最優(yōu)解，并且得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題用戶功率和中繼功率的最 優(yōu)解； 步驟6:進(jìn)行零判定，具體地，若存在任意一個(gè)用戶的當(dāng)前迭代SINR的最優(yōu)解的值為零， 則功率優(yōu)化結(jié)束，執(zhí)行步驟9;否則，執(zhí)行步驟7; 步驟7:收斂判定，具體地，若當(dāng)前迭代初始SINR和當(dāng)前迭代最優(yōu)解SINR滿足設(shè)定條件， 則認(rèn)為功率分配算法收斂，功率優(yōu)化結(jié)束，執(zhí)行步驟9;否則，進(jìn)入步驟8; 步驟8:設(shè)置迭代次數(shù)i自增1，令第k個(gè)用戶下一次迭代初始SINR設(shè)置為當(dāng)前迭代SINR 的最優(yōu)解，返回執(zhí)行步驟5; 步驟9:功率優(yōu)化結(jié)束，當(dāng)前迭代中用戶功率和中繼功率的最優(yōu)解即為本功率優(yōu)化方法 滿足系統(tǒng)和速率值最大的解。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，其特征 在于，所述步驟1中組建的雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)包括:多個(gè)用戶對(duì)與一個(gè)中繼； 初始化雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)的參數(shù)，所述系統(tǒng)參數(shù)包括:用戶對(duì)個(gè)數(shù)，記為K;中 繼發(fā)送天線數(shù)，記為N t;中繼接收天線數(shù)，記為Nr;所有用戶具有一根天線，所有用戶及中繼 均工作在全雙工模式，中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，其特征 在于，所述步驟2中用戶發(fā)來(lái)的狀態(tài)信息包括:用戶的發(fā)送導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度信息、導(dǎo)頻功率信 息、有效載荷功率信息、用戶間干擾信息、用戶的循環(huán)干擾信息、用戶的位置信息。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，其特征 在于，所述步驟3包括：中繼根據(jù)用戶的位置信息，在已有的中繼覆蓋范圍內(nèi)大尺度衰落與 位置的統(tǒng)計(jì)信息列表中收集所有用戶與中繼之間的大尺度衰落統(tǒng)計(jì)信息。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，其特征 在于，所述步驟4中第k個(gè)用戶的初始SINR表示為&,，計(jì)算公式如下：其中：式中：（k，k，）表示一個(gè)用戶對(duì)，（k，k，）= (2m-l，2m)或者（k，k'）= (2m, 2m-l)，m = 1， 2，…，K; Pv表示用戶k '的有效載荷發(fā)送功率，MPk表示第k個(gè)用戶受到的來(lái)自其他用戶對(duì)的 干擾，LIRk表示中繼的自循環(huán)干擾的影響，NRk表示第k個(gè)用戶受到的中繼噪聲的影響，MU k表 示用戶間干擾和用戶k自循環(huán)干擾的影響，ANk表示第k個(gè)用戶處的白噪聲的影響，au表示 由用戶對(duì)(k，k'）和用戶對(duì)的大尺度衰落信息計(jì)算的中間變量，b k表示由第k'個(gè)用戶 的大尺度衰落信息計(jì)算的中間變量，ck,n表示由用戶對(duì)(k，k'）和用戶對(duì)(n，n'）的大尺度衰 落信息計(jì)算的中間變量，κ表示中繼發(fā)送天線和中繼接收天線的比值，，表示用戶k'到中 繼接收天線的大尺度衰落的信道估計(jì)值，武,表示中繼發(fā)送天線到用戶k的大尺度衰落的信 道估計(jì)值，表示用戶j到中繼接收天線的大尺度衰落增益，表示用戶k'到中繼接收天 線的大尺度衰落增益，&.表示中繼發(fā)送天線到用戶j'的大尺度衰落的信道估計(jì)值，i3 dk表示 中繼發(fā)送天線到用戶k的大尺度衰落增益，，表示中繼發(fā)送天線到第η'個(gè)用戶的大尺度衰 落的信道估計(jì)值，iU表示第η個(gè)用戶到中繼接收天線的大尺度衰落增益，iU表示用戶k到中 繼接收天線的大尺度衰落增益，匕表示用戶j的有效載荷發(fā)送功率，Pr表示中繼的發(fā)送功率， P n表示用戶η的有效載荷發(fā)送功率。τ表示用戶的發(fā)送導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度，Pp表示用戶的發(fā)送導(dǎo)頻 功率，表示中繼端的白噪聲水平，表示用戶端的白噪聲水平，表示中繼端的循環(huán)干 擾水平表示用戶k端的循環(huán)干擾水平，表示第k個(gè)用戶收到的來(lái)自第j個(gè)用戶的用戶 間干擾水平;Uk={l，3，"_，2K-l}或者隊(duì)={2,4，"_，21(}，」氺[1]1{表示」和1^同時(shí)包含在集合 Uko6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，其特征 在于，所述步驟5包括:記錄迭代次數(shù)i，求解關(guān)于信干噪比、用戶功率和中繼功率的幾何規(guī) 劃問(wèn)題，所述幾何規(guī)劃問(wèn)題如下：其中，心=心(1+氣1，4, A?·1 (1 + fiv)， 式中：vk>1表示由用戶k當(dāng)前迭代初始SINR求得的一個(gè)參數(shù)，Ak>1表示由用戶k的當(dāng)前迭 代初始SINR和vk,i求得的一個(gè)參數(shù)，丫1<表示用戶k的信干噪比這一優(yōu)化目標(biāo)變量，Pi表示用 戶1的有效載荷發(fā)送功率這一優(yōu)化目標(biāo)變量，P 2K表示用戶2K的有效載荷發(fā)送功率這一優(yōu)化 目標(biāo)變量，?Γ"表示用戶端的最大功率約束，巧^表示中繼端的最大功率約束;fUP^Ps，…， P2K，Pr)由下式表不：通過(guò)計(jì)算得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題SINR的最優(yōu)解，第k個(gè)用戶的當(dāng)前迭代SINR的最優(yōu)解 表示為 <，從而得到所述幾何規(guī)劃問(wèn)題用戶功率和中繼功率的最優(yōu)解，當(dāng)前迭代第k個(gè)用戶 的最優(yōu)發(fā)送功率解表示為，當(dāng)前迭代中繼的最優(yōu)發(fā)送功率解表示為。：7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙向全雙工大規(guī)模天線中繼系統(tǒng)功率優(yōu)化方法，其特征 在于，所述步驟7中的設(shè)定條件是指：當(dāng)前迭代初始SINR和當(dāng)前迭代最優(yōu)解SINR滿足 |Λ.,.- <卜〃，則認(rèn)為功率分配算法收斂功率優(yōu)化結(jié)束，執(zhí)行步驟9;否則，執(zhí)行步驟8; 其中ε表示誤差門限值。
【文檔編號(hào)】H04B7/04GK105871438SQ201610361991
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】張戰(zhàn)戰(zhàn), 陳智勇, 夏斌, 沈漫源
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)