[发明专利]一种在大规模MIMO系统中基于天线选择提高通信能效的方法

摘要

本发明公开了一种在大规模MIMO系统中基于天线选择提高通信能效的方法，包括以下步骤：S1、根据系统信道状态条件、发射链路功率、接收链路功率、转化效率，建立系统功耗模型，同时，进行信道估计，得到信道状态，并反馈给基站，确定用户端最小的容量要求，计算出最小天线个数；S2、根据系统功耗模型和最小天线个数，利用改进的搜索方法计算出最优能效时的天线个数；S3、利用最大范数法得到一个多于最优能效天线个数的一个子集，然后在该子集中利用递减法选出最优能效天线个数的天线阵列。与传统的天线选择算法相比，具有更高的系统容量以及更低的计算复杂度，能够提高大规模MIMO系统的通信能效，改善系统的性能。

主权项

1.一种在大规模MIMO系统中基于天线选择提高通信能效的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据大规模MIMO系统信道状态条件、发射链路功率、接收链路功率、转化效率，建立大规模MIMO系统功耗模型，并依据用户端最小的容量需求，计算最小天线个数；步骤S2：根据系统功耗模型和最小天线个数，利用搜索方法计算出最优能效时的天线个数；步骤S3：利用最大范数法从步骤S2获取的天线个数中得到一个多于最优能效天线个数的一个子集，然后在该子集中利用递减法选出最优能效天线个数的天线阵列；所述大规模MIMO系统功耗模型E(L)如下：其中，C(L)为发送端总发送功率确定和信道状态确定的情况下的大规模MIMO系统容量，P(L)为发送端总发送功率确定和信道状态确定的情况下大规模MIMO系统功耗；B为大规模MIMO系统带宽，λ_i表示第i个所选发送天线的信道增益，p_i表示第i个所选发送天线的发射信号功率，σ表示大规模MIMO系统噪声，Γ表示大规模MIMO系统容限，L表示所选发送天线数量，M表示接收天线数量，γ表示天线发送效率，P_tx表示天线发射功率，P_s表示发送链路功率，P_r表示接收链路功率；上述参数为大规模MIMO系统属性值；所述步骤S2中利用搜索方法计算出最优能效时的天线个数的具体过程如下：步骤2.1：设置最小天线个数初始值，令L1＝k，L2＝k+1；其中，k为步骤S1获得的最小天线个数，L1表示第一所选天线个数，L2表示第二所选天线个数；步骤2.2：以大规模MIMO系统功耗模型E(L)作为目标函数，判断E(L2)＜E(L1)是否成立，若成立，则以L1为满足系统容量时最优能效时的天线个数，完成计算；否则，进入步骤2.3，进行迭代运算；步骤2.3：增大搜索范围，令L1＝k+1，L2＝α*L2，进入步骤2.4；步骤2.4：判断E(L2)＞E(L1)与L2<N是否同时成立，若成立，最优解没有在搜索区间，则返回步骤2.3；若不成立，则进入步骤2.5；步骤2.5：利用二分法缩小搜索范围，令U＝(L1+L2)/2；步骤2.6：判断E(U+1)＞E(U)是否成立，若成立，U的位置在最优解左侧，进入步骤2.7，否则，进入步骤2.8；步骤2.7：更新L1，令L1＝U，更新U，U＝(L1+L2)/2，进入步骤2.8；步骤2.8：判断(L2‑L1)>2是否成立，若成立，仍未达到最优解，则返回步骤2.6，否则，则以U的取值作为最优能效时的天线个数，完成计算；其中，N为发送天线总个数，α为大于1的搜索步长系数，U为计算中间变量。