[发明专利]一种适用于紧致阵列Massive MIMO系统的两级功率分配方法

权利要求书

1.一种适用于紧致阵列Massive MIMO系统的两级功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于紧致阵列Massive MIMO系统，构建多用户MIMO下行链路的信道模型；

根据所述信道模型，以信道容量最大化为目标且发送功率为变量确定优化问题；

采用拉格朗日对偶理论求解所述优化问题，得到基站为每个用户分配的功率；

以基站为每个用户分配的功率为约束条件，将所述优化问题分解为多个子问题，求解每个所述子问题，得到在基站发出的每个数据流中给每个用户分配的功率；

所述信道模型具体为：

其中，为信道模型；γ是归一化系数，N^t为基站发射天线的数量，N^k为第k个用户配有的接收天线数量，N_cl为散射簇的数量，N_ray为每个散射簇的传播子径的数量；α_il是第i个散射簇中第l条子径的复数路径增益；表示第i个散射簇中第l条子径接收天线阵列的阵元增益；表示第i个散射簇中第l条子径发射天线阵列的阵元增益；表示第i个散射簇中第l条子径归一化的接收导向矢量；表示第i个散射簇中第l条子径归一化的发射导向矢量；中当x＝t时表示为发射端的离开角，当x＝r时表示为接收端的到达角；

以信道容量最大化为目标且发送功率为变量确定优化问题包括：

根据所述信道模型，建立考虑互耦效应的信道矩阵：

其中，C^BS表示基站端的互耦矩阵，表示第k个用户端的互耦矩阵；

确定优化问题为：

其中，P_k为基站为第k个用户分配的功率，为信道容量，I为单位矩阵，为噪声方差，W_k为分配给第k个用户的预编码矩阵，P_tot为基站的总发射功率；

多个所述子问题具体为：

其中，p_k,i为第i个数据流上分配给第k个用户的功率；

求解所述子问题包括：

重建所述子问题为：

其中，为基站端第j根发射天线到第k个用户的第i根接收天线之间的预编码系数，基站端第j根发射天线到第k个用户的第i根接收天线之间的信道传输系数；

采用拉格朗日对偶理论对重建后的所述子问题进行求解，得到局部最优解为：

其中，μ₂为常数。