[发明专利]基于中断概率的空时分组码下行发送功率分配方法

摘要

本发明属于分布式无线通信系统空时分组码发送方案的下行发送功率的分配技术领域，其特征在于：在发送端根据从接收端反馈的发送和接收天线相关矩阵的特征值实现功率的优化分配，使得在非遍历信道环境中空时分组码系统的中断概率最小。本发明利用很少的信道状态信息，便可选择发送天线组合并进行功率的优化分配，与全部天线等功率发送的方案相比，性能有了极大的提高，又非常实用。

主权项

1、基于中断概率的空时分组码发送功率分配方法，其特征在于，对于一个单用户的分布式无线通信系统，依次含有以下步骤：步骤(1)，设定发送端有n根基站天线，该n根天线被任意分为空间散开的l簇，并且第j簇的天线个数为qj，j＝1，2，...l；接收端的用户天线有m根；发送端的每根天线和中央处理器间有独立的线缆连接，由该中央处理器来处理发送和接收的信号；所选中央处理器采用空时分组码的发送方式，在同一簇内部的发送天线等功率发送，而在一个由任意天线簇组合而成的发送天线集合中，在不同簇之间按以下步骤进行，使得系统的中断概率最小；步骤(2)，接收端根据所接收导频信号及所有可用发送天线，估计n×n发送天线的衰落相关矩阵Rt，m×m接收天线衰落相关矩阵Rr；所述Rt＝diag(α1Rt，1，…αLRt，L)，其中Rt，j代表qj×qj的第j簇的归一化发送天线相关矩阵，αj为第j簇的大尺度衰落信息，所需估计的Rt，j的特征值为λj，k，k＝1，...Kj，，其中Kj为第j簇特征值的个数，所述Rr＝E{HHH}/n，H为信道矩阵，Rr是一个对角元素为1的复对称矩，该Rr有K个特征值用λi表示，i＝1，...K；步骤(3)，发送端的中央处理器根据从接收端反馈的各特征值，对于所有发送天线集合，在每一种发送天线集合的各簇之间按照各簇发送天线的相关矩阵的秩等比例的分配功率，用下式所有发送天线集合的中断概率：$P_o={\Sigma }_{j=1}^l{\Sigma }_{k=1}^{K_j}{\Sigma }_{i=1}^K{\Sigma }_{u=1}^{{\tau }_{j,k}{\tau }_i}\frac{q_{j,k,i,u}}{\Gamma \left(u\right)}\Gamma (u,\frac{(2^{R/r}-1)q_j}{a_j{w}_j\rho {\lambda }_{j,k}{\lambda }_i}),$ 其中：τj，k为λj，k的重数，Rt，j的秩为tj，${\Sigma }_{k=1}^{K_j}{\tau }_{j,k}=t_j,$1≤tj≤qj，τi为λi的重数，Rr的秩为m1，${\Sigma }_{i=1}^K{\tau }_i=m_1,$1≤m1≤m，R为目标的信道容量，r表示STBC的速率，r＝ns/T，表示在T个连续的符号周期内传输ns个独立的符号，T、ns为设定值，$w_j=t_j/{\Sigma }_{j=1}^l{t}_j,$ ρ是一个符号周期内总的平均发送功率。设定噪声方差σ2＝1，则ρ表示平均发送功率与接收端噪声功率之比，$\Gamma \left(u\right)={\int }_0^{\propto }{y}^{u-1}{e}^{-y}\mathrm{dy}$为Gamma函数，$\Gamma (u,x)={\int }_0^x{y}^{u-1}{e}^{-y}\mathrm{dy}$是不完全Gamma函数，qj，k，i，u为系数，按下式计算：$q_{j,k,i,u}=\frac{{(-a_j{w}_j\rho {\lambda }_{k,j}{\lambda }_i)}^{-({\tau }_{j,k}{\tau }_i-u)}}{{q_j}^{-({\tau }_{j,k}{\tau }_i-u)}({\tau }_{j,k}{\tau }_i-u)!}\frac{{\partial }^{{\tau }_{j,k}}{\tau }_i-u}{\partial s^{{\tau }_{j,k}{\tau }_i-u}}$ $\times {\left(\underset{\beta =1}{\overset{l}{\Sigma }}\underset{\gamma =1}{\overset{K_j}{\Sigma }}\underset{\underset{(\beta ,\gamma ,\zeta )\ne (j,k,i)}{\zeta =1}}{\overset{K}{\Sigma }}{(1-s{a}_{\beta }{w}_{\beta }\rho {\lambda }_{\beta ,\gamma }{\lambda }_{\zeta }/q_{\beta })}^{-{\tau }_{j,k}{\tau }_i}\right)}_{s=\frac{q_j}{a_j{w}_j\rho {\lambda }_{\mathrm{jk}}{\lambda }_i}};$ 步骤(4)，比较所有发送天线集合的中断概率，所述中央处理器取一个最小值，以此确定所需天线集合以及功率分配。