[发明专利]一种MIMO网络的功率管理方法

说明书

技术领域

本发明设计MIMO功率管理方法，特别设计多天线的信道容量与无线传输的数据速率限制条件下的功率管理方法。

背景技术

MIMO技术由于其显著增加的链路容量被认为是为下一代无线宽带通信的首选，已通过当前和新兴的移动无线标准，如802.11n、WiMAX和LTE。MIMO的关键思想是在发射机和接收机两端同时使用多个天线，妥善利用多径效应，MIMO可以比传统的单输入单输出(SISO)的链接显著提高信道容量。

同时使用多天线的MIMO网络接口，由于多个活跃的射频链路，系统功耗显著增加。功耗的增加将引起较多的问题，特别是对于如基于802.11的无线局域网等短距离无线通信方案，系统的能耗往往占主导地位。现今MIMO的研究主要集中在提高信道质量，较少考虑降低功耗，尤其是功耗和数据传输速率约束的双重问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种考虑传输每一位数据功耗和数据传输速率双重问题的MIMO网络功率管理方案，能有效地在保证数据传输速率的前提下减少系统能耗。

本发明所采用的技术方案是：

1)使用天线预映射方法，确定最优的传输功率方案，其过程如下：

1.1)在不考虑最低数据速率和较小信道衰减的情况下，最优传输功率方案主要取决于天线映射矩阵H，对于确定的发送天线数目N_T和接收天线数目N_R，拥有共同的最优解；

1.2)设置基于不同通信方案的数据速率限制条件，本发明以802.11n为例，最低数据传输速率满足以下条件：

R_avg(n)＝wR_mim(n)+(1-w)R_avg(n-1)    (1)

其中，R_avg(n)是从第一帧到第n帧的平均数据速率，w为当前帧的权重因子，满足如下条件：

0＜w＜1    (2)

1.3)建立天线映射关系，使用蛮力法计算不同天线矩阵的最优传输功率；

2)使用天线选择算法，选取最优通信天线数目，其过程如下：

2.1)对于给定的N_T、N_R，功率消耗为定值，求每位传输功率的最小值等价于求数据速率的最大值，进而转换为求基于信道容量最大化的天线选择问题；

2.2)发送端发送训练符号，接收端处理之后反馈给发送端，由此估计MIMO信道；

2.3)对于不同的收发天线组(N_T，N_R)，估计出其数据速率，在考虑误码率的情况下计算出接近于其数据速率的信道容量，进一步得到天线管理方案。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对多天线造成的高能耗问题，提出天线管理方案，配置最优的收发天线数目，实现MIMO网络的单端和双端控制，能有效降低MIMO系统的功耗。

附图说明

图1为MIMO通信模型；

图2为天线管理方案原理模型；

图3为天线管理方案实施流程，以双端优化为例。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

参照图1～图3，一种MIMO网络的功率管理方法，所述信道分配方法包括以下步骤：

1)设置传输每位数据功率最优解的初始值，初始值如下式：

E_b，min＝+∞    (1)

2)当满足循环条件时，循环条件如下：

1≤n_t≤N_T，1≤n_r≤N_R    (2)

执行循环，将当前最优解与当前计算出的解相比较，其过程如下：

2.1)根据当前收发天线变量n_t、n_r，使用天线选择算法，就算出天线映射关系H(n_t，n_r)，信道容量计算方法如下