[发明专利]一种分布式天线系统中高能效的功率分配方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信领域，涉及移动通信系统的资源分配方法，尤其是涉及一种分布式天线系统中高能效的功率分配方法。

背景技术

随着移动通信系统的不断发展，移动用户迅猛增加，用户对移动通信业务种类和通信质量的要求也在不断提高，各个运营商都在不断增大网络的覆盖范围、增加基站数目和容量。但是，基站越建越多，消耗的能源也也呈指数型增长。面对全球能源日益紧张的局面，国内外研究机构正不断地寻求有着更高能量效率(EE，Energy Efficiency)的传输技术，“绿色通信”也成为人们广泛关注的话题。找到一种能有效提高系统能量效率的传输技术正成为未来无线通信的趋势。

分布式天线系统(DAS，Distributed Antenna System)是一种将发送天线布置在小区不同位置的天线系统，系统中的每个发送天线通过光纤、同轴电缆或无线链路与小区的中央处理器相连。研究表明，分布式天线系统在容量、能耗和覆盖范围方面相较于传统集中式天线系统有着巨大的优势。在相同频谱效率下，分布式天线系统能有效地减少移动台所需的接入距离，即扩大基站的覆盖范围，降低系统发送端的发射功率。另外DAS解决方案可以提高频谱效率，降低信号传输的成本。分布式天线系统不论在提高系统容量、降低发射功率、提高分集度，还是在减少切换次数，降低中断概率等方面都显出了传统蜂窝系统不可比拟的优势，被认为是传统蜂窝系统的理想替代方案之一。

功率分配一直是分布式天线系统的研究热点之一。由于用户到各个发送天线之间的距离不等，因此每个天线到用户之间的信道条件也不一样。为提高能量效率，DAS系统的天线不一定都用来发送信号给用户，可以有选择的让用户和若干个发送天线进行通信，即根据每个天线到用户的信道情况，分配给每个天线不同的发送功率。这样能提高系统整体的能量效率，减少不必要的功率开销。文献1(Xin Chen，Xiaodong Xu，Xiaofeng Tao.Energy efficient power allocation in generalized distributed antenna system[J].IEEE Communications Letters，2012，16(7)：1022-1025.)把该问题当作分式规划问题，用一般的优化求解方法得到了一个迭代算法。文献2(Heejin Kim，Sang-Rim Lee，Changick Song，Kyoung-Jae Lee，Inkyu Lee，Optimal power allocation scheme for energy efficiency maximization in distributed antenna systems[J].IEEE Transactions on Communications，2015，63(2)：431-440.)则利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件求得了功率分配问题的闭式形式，并根据朗伯函数给出了闭式解。在以往的研究中，功率分配问题的求解一般需要迭代计算，而有闭式解的方法复杂度又很高，因此亟需开发一种既能直接给出闭式解，而且复杂度较低的方法。

发明内容

发明目的：为提高分布式天线系统的能量效率，本发明提出一种分布式天线系统中高能效的功率分配方法。该方法利用各个分布式天线到用户之间的信道增益与噪声功率比，以计算得到系统分配给每个分布式天线的功率。

为实现上述技术效果，本发明提出的技术方案为：

一种分布式天线系统中高能效的功率分配方法，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：

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：