[发明专利]一种大规模MIMO传输的蜂窝中继网络模型及功率分配方法

摘要

本发明公开了一种大规模MIMO传输的蜂窝中继网络模型及功率分配方法，结合中继技术和大规模MIMO技术的优势，将单天线中继引入大规模MIMO系统中，对小区边缘用户和覆盖盲点用户进行辅助通信，建立大规模MIMO传输的蜂窝中继网络。基于能量效率对于基站发射功率和中继站发射功率都是严格拟凹的，提出ODS和AOP算法，对基站发射功率和中继站发射功率进行联合优化，在满足一定频谱效率的前提下，最大化系统能量效率，实现频谱效率和能量效率的平衡。本发明提供的方法容易实现，并且便于扩展，能够深度挖掘空间资源，大幅提升频谱效率、能量效率和传输可靠性。

主权项

1.一种大规模MIMO传输的蜂窝中继网络的功率分配方法，其特征在于，通过在大规模MIMO系统中引入单天线中继，实现小区边缘用户和覆盖盲点用户的可靠通信；对基站发射功率和中继站发射功率进行功率分配，在满足一定频谱效率的前提下最大化系统能量效率，实现频谱效率和能量效率的平衡，具体包括：(1)在单个小区内，基站获取小区内所有用户的信干噪比SINR，并与用户预设的最小信干噪比阈值SINR⁰进行比较，将高于SINR⁰的用户划归到用户组1，而低于SINR⁰的用户划归到用户组2；用户组1与基站直接通信，在基站到用户组2之间部署单天线中继，用户组2通过中继与基站通信，建立大规模MIMO传输的蜂窝中继网络；结合大规模MIMO上、下行链路的传输特点和中继的半双工特性，在上行导频训练和下行信号传输，中继分别采用解码转发协议和放大转发协议，并且上行导频训练和下行信号传输阶段都在两个时隙完成；(2)在确定了所有用户与基站的通信方式后，通过功率分配，实现频谱效率和能量效率的平衡；基站的最大发射功率记为中继站的最大发射功率记为能量效率记为η_EE；频谱效率和能量效率的平衡问题建模为：其中K是用户数，N是用户组2的用户数，SINR_k表示用户组1中第k个用户的信干噪比，SINR_i是用户组2中第i个用户的信干噪比，SINR⁰表示最小信干噪比阈值，P表示基站的发射功率，p_r表示中继站的发射功率；因为能量效率对于基站发射功率和中继站发射功率都是严格拟凹的，利用对它们分别优化的结果再进行联合优化，即可得到最优的基站发射功率和中继站发射功率值。