[发明专利]电力线MIMO通信中基于能效的波束成形方法

摘要

一种电力线MIMO通信中基于能效的波束成形方法，包括以下步骤：a.MIMO电力线通信系统的发送端向接收端发送导频序列；接收端根据接收到的导频序列估计信道矩阵H；b.接收端对估计出的信道矩阵H进行量化，得到反馈信道然后将反馈信道的编号反馈给发送端；c.发送端根据反馈信道以最大化能源利用效率为优化目标，计算波束成形矩阵T；d.接收端根据发送端计算出的波束成形矩阵T计算均衡矩阵G；e.接收端根据均衡矩阵G，得到本发明在充分考虑信道量化误差的基础上，应用迭代方法计算波束成形矩阵及所对应的接收端均衡矩阵，不仅消除了系统的干扰，保证了信息的传输速率，而且提高了系统的能量利用效率。

主权项

1.一种电力线MIMO通信中基于能效的波束成形方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.MIMO电力线通信系统的发送端向接收端发送导频序列；接收端根据接收到的导频序列估计信道矩阵H；b.接收端对估计出的信道矩阵H进行量化，得到反馈信道然后将反馈信道的编号反馈给发送端；c.发送端根据反馈信道以最大化能源利用效率为优化目标，计算波束成形矩阵T；d.接收端根据发送端计算出的波束成形矩阵T计算均衡矩阵G；e.接收端根据均衡矩阵G，得到所述步骤b具体包括：b1.接收端将估计出的信道矩阵H，与接收端和发送端约定好的码本矩阵W进行对比，计算出二者之间的chordal距离，其表达式为：其中，D_k为第k个用户信道与码子之间的chordal距离，k为第k个用户，θ_j为第j个信道方向向量与码子的夹角，N指共N个向量；b2，对步骤b1得到的chordal距离进行比较，将最小的chordal距离所对应的信道作为反馈信道b3，接收端将反馈信道的编号发送给发送端；所述步骤c具体包括：C1，发送端根据接收端发送的信道编号计算出反馈信道C2，发送端根据反馈信道计算出系统的吞吐量C，计算公式如下：C_m＝BE{log₂(1+SINR_m)}其中，C_m是第m个用户的吞吐量，B代表用户所占用的带宽，SINR_m代表第m个用户接收的信干噪比，E(·)代表均值运算；C3，根据吞吐量C计算系统的能源效率μ_EE：其中P_total为总的能量消耗，由下式计算：其中p_M和分别是发送端发送功率和接收端的功率，而η_M和η_P分别是发送端和接收端的功率放大系数，p_C代表整个异构网络的电路能量消耗；C4，根据优化函数C_m＝BE{log₂(1+SINR_m)}≥C_min利用拉格朗日算子法计算出发送端的波束成形矩阵T：式中,T_m为第m个用户的预编码矩阵，Tr为求迹运算，P_max为基站发送的最大功率”，C_min为保证用户通信质量的最小吞吐量，M为发送天线数，N为接收天线数，D_m为信道与码子的距离，λ_m为拉格朗日系数，I为单位矩阵，T＝[T₁，…，T_m，…，T_k]，其中，1为第1个用户，k为第k个用户。