[发明专利]一种分布式天线系统中高能效的功率分配方法

权利要求书

1.一种分布式天线系统中高能效的功率分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)对分布式天线系统中任意一用户u，获取分布式天线系统中每个远程天线到用户u的信道增益与噪声功率比；为各远程天线分配序号，使到用户u的信道增益与噪声功率比值越大的远程天线排序越靠前，即各远程天线到用户u的信道增益与噪声功率比排列为：γ₁＞…＞γ_i…＞γ_N；其中，γ_i表示第i根远程天线到用户u的信道增益与噪声功率比，N为远程天线个数；

(2)建立分布式天线系统的能量效率模型为：

${\mathrm{\η}}_{EE}=\frac{{\log }_2(1+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\γ}}_i{P}_i)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{P}_i+P_c}$

式中，η_EE表示分布式天线系统的能量效率，P_c为系统的环路功率消耗；式中，P_i表示第i根远程天线的发射功率；

(3)以能量效率最大化为目标问题求解能量效率模型，求解步骤包括：

(3-1)将能量效率模型分段为以下形式：

$V_k\left(P_k\right)=\frac{{\log }_2\left(1+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{k-1}{\mathrm{\γ}}_i{P}_{\max ,i}+{\mathrm{\γ}}_k{P}_k\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{k-1}{P}_{\max ,i}+P_k+P_c},k=1,2,\mathrm{...},N$

式中，P_max，i表示第i根远程天线的最大发射功率；

(3-2)对V_k(P_k)进行求导，并计算V_k(P_k)导数的分子为：

$A_k\left(P_k\right)={\mathrm{\γ}}_k({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{k-1}{P}_{max,i}+P_k+P_c)-(1+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{k-1}{\mathrm{\γ}}_i{P}_{\max ,i}+{\mathrm{\γ}}_k{P}_k)\×\ln (1+{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{k-1}{\mathrm{\γ}}_i{P}_{\max ,i}+{\mathrm{\γ}}_k{P}_k)$

(3-3)计算{V₂(0)，...，V_N(0)}中值最大的一项，记为V_K；

(3-4)计算A_K(0)的值；若A_K(0)＞0，则计算N₀＝K，否则，计算N₀＝K-1；N₀表示满足分布式天线系统能量效率最大化的用于传输信号的远程天线数量；

(3-5)计算的值，若则计算否则，计算为：

$P_{N_0}=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{N_0}}\left\{\exp \[W\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_{N_0}\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N_0-1}{P}_{\max ,i}+P_c\right)-1-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N_0-1}{\mathrm{\γ}}_i{P}_{\max ,i}}{e}\right)+1\]-1-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N_0-1}{\mathrm{\γ}}_i{P}_{\max ,i}\right\}$

式中，W()为朗伯W函数；

(3-6)根据步骤(3-5)得到的计算出能量效率模型的最优解为：

$P^{*}={\[P_{max,1},...,P_{max,N_0-1},P_{N_0},0,...,0\]}^T$

即分布式天线系统给第N₀根远程天线分配的功率为给第1个到第N₀-1根远程天线分配的功率为各远程天线的最大功率P_max，i，给第N₀+1到第N根远程天线不分配功率。

2.根据权利要求1所述的一种分布式天线系统中高能效的功率分配方法，其特征在于，所述每根远程天线到到用户u的信道增益与噪声功率比的计算公式如下：

${\mathrm{\γ}}_i=\frac{|h_i{|}^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}$

其中，h_i＝g_iΩ_i；g_i表示第i根远程天线到移动台的小尺度衰落，Ω_i表示第i根远程天线到移动台的大尺度衰落。