[发明专利]频分复用多用户MIMO能效优化方法

权利要求书

1.一种频分复用多用户MIMO能效优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)噪声白化与预编码矩阵换元：

根据下式进行信道噪声白化，得到所有用户的等效白化信道矩阵：

H~i=Ri-12Hi;]]>

其中，i表示用户编号，i∈{1,2,…,K}，表示用户i的等效白化信道矩阵，K为用户总数，R_i为用户i的噪声协方差矩阵，H_i为用户i的信道矩阵；

然后进行信道对角化，即根据下式对等效白化信道矩阵做奇异值分解：

H~i=ΔUiΣiViH]]>

其中U_i为用户i的等效白化信道矩阵的左奇异矩阵，Σ_i为用户i的等效白化信道矩阵的奇异值矩阵，V_i^H为用户i的等效白化信道矩阵的右奇异矩阵的共轭转置，为数学中用于定义的符号；

最后将修正预编码矩阵V_i^HQ_iV_i换元为紧凑预编码矩阵其中Q_i为用户i的简单预编码矩阵，V_i为用户i的等效白化信道矩阵的右奇异矩阵，V_i^H为用户i的等效白化信道矩阵的共轭转置；

2)运用拉格朗日乘值法求解链路功率分配问题，得到最优功率分配方案为：

pij*=max{1υi-1γij2,0}]]>

其中，为用户i的第j个链路的最优功率分配方案，j为链路标号，max表示取最大值，υ_i为注水水平，υ_i的取值须满足P_i′是链路功率的总和，γ_ij为Σ_i对角线上的元素，即等效白化信道矩阵的奇异值，且为等效白化信道矩阵的秩；

3)根据下式获取预优化能效函数

ui*(Pi)=ΔsupPi′∈[0,Pi]ui(Pi′)=ui(Pi)0≤Pi<Pi*ui(Pi*)Pi≥Pi*]]>

其中，P_i为用户i的功率资源，u_i(P_i)为用户能效效用，为用户i的最优功率资源，为最优用户能效效用；

4)用户组能效效用的数据初始化：

初始化λ_min＝0，ε>0；其中λ_min为拉格朗日乘子λ的下界，λ_max为拉格朗日乘子λ的上界，ε为迭代精确度，s_i为用户i对应的权重，γ_i1为用户i的等效白化信道矩阵的最大奇异值，β为基站的静态功率；

5)首先根据二分法的折半查找原理，按照下式计算拉格朗日乘子：

λ＝(λ_min+λ_max)/2；

然后根据下式求取所有用户的当前最佳功率分配方案为：

Piopt(λ)=min{Pi(λ),Piu}]]>

其中，为用户i的的当前最佳功率分配方案，P_iu为用户i的上限功率，P_i为用户i的无功率限制情况下的功率分配方案，其为关于λ的函数，P_i的值满足为预优化能效函数的一阶导数，a为描述指标的参数；

6)更新拉格朗日乘子的上限或下限：

如果则不更新λ_min，并根据λ_max＝λ更新λ_max；

如果则不更新λ_max，并根据λ_min＝λ更新λ_min；

其中P_s为基站的总功率；

7)获得最优的功率分配方案：

如果λ_max-λ_min≤ε，则将最后计算得到的作为用户i的最优功率分配方案，从而得到最优功率分配方案集合，否则返回步骤5)。

2.根据权利要求1所述的频分复用多用户MIMO能效优化方法，其特征在于，所述的步骤4)中，拉格朗日乘子λ的上界λ_max定为10000。