一種分布式mimo系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種分布式MIMO系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分配方法，首先分析每個子信道高信噪比區(qū)間的漸近SER性能，然后每個分布式天線端口基于所有端口的信道統(tǒng)計信息最優(yōu)化功率分配。通過基站ZF接收器的瞬時接收信噪比，使用q-QAM調(diào)制方式的SER函數(shù)，基于多變量統(tǒng)計方法首先對其小尺度衰落隨機(jī)變量求期望萃取高信噪比區(qū)間的SER主項，然后對主項中大尺度衰落隨機(jī)變量和Q函數(shù)求期望獲得高信噪比區(qū)間的SER漸近表達(dá)式，最后基于最小化平均SER優(yōu)化準(zhǔn)則和所有端口信道統(tǒng)計信息，經(jīng)過凸優(yōu)化計算獲得最優(yōu)化功率分配系數(shù)。本發(fā)明僅利用信道的統(tǒng)計信道信息來獲取最優(yōu)的功率分配系數(shù)，可以較低的系統(tǒng)開銷明顯改善系統(tǒng)性能，從而提升了此方法在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。
【專利說明】-種分布式Ml MO系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】的天線功率分配方法，具體是分布式多天線 (Distribute Multiple Input Multiple Output, D-MIM0)系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分 配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于分布式MM0系統(tǒng)具有開放的結(jié)構(gòu)和更為靈活的資源配置特點(diǎn)，D-MM0系 統(tǒng)在移動通信中扮演著重要的角色。近年來，通信系統(tǒng)要求高速的數(shù)據(jù)傳輸速率，使得在 D-MM0系統(tǒng)領(lǐng)域的開展了很多研究工作。分布式MM0系統(tǒng)的特點(diǎn)是配置多根天線的射頻 端口，分布在一個小區(qū)內(nèi)各個不同的區(qū)域內(nèi)，每個端口經(jīng)歷不同的路徑損耗和大尺度衰落 (比如陰影衰落）的影響，這給性能理論分析和優(yōu)化功率帶來了一定困難。
[0003] 傳統(tǒng)技術(shù)中，如果每個端口可獲得所有端口的完整信道信息，使用聯(lián)合預(yù)編碼技 術(shù)可大幅度提高系統(tǒng)性能，但會極大地增加反饋鏈路的系統(tǒng)開銷，特別是當(dāng)天線數(shù)增多至 大規(guī)模MIM0系統(tǒng)時，會給反饋鏈路帶來沉重的負(fù)擔(dān)；而完全不利用任何信道信息的空時編 碼技術(shù)和等功率分配方案則難以有效提高系統(tǒng)性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] (一）要解決的問題 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種分布式MIM0系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分 配方法，對同一基站所覆蓋的小區(qū)內(nèi)不同的分布式端口進(jìn)行天線功率分配，以解決現(xiàn)有技 術(shù)存在的問題。
[0005] (二）技術(shù)方案 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種分布式MIM0系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分配方法，包括以下步驟： 51 :基站端通過信道估計獲得所有分布式天線端口的復(fù)合信道信息，包括小尺度衰 落，發(fā)射相關(guān)矩陣，大尺度衰落； 52 :每個分布式天線端口通過基站反饋鏈路獲得所有端口的信道統(tǒng)計信息，包括小尺 度衰落概率密度分布，相關(guān)矩陣，大尺度衰落概率密度分布以及路損系數(shù)； 53 :根據(jù)基站ZF接收器每個子信道的瞬時接收信噪比，得到q-QAM調(diào)制方式的SER函 數(shù)表達(dá)式，基于多變量統(tǒng)計理論首先對其小尺度衰落隨機(jī)變量求期望萃取高信噪比區(qū)間的 SER主項； 54 :對主項中大尺度衰落隨機(jī)變量和Q函數(shù)求期望獲得高信噪比區(qū)間的SER漸近表達(dá) 式； 55 :基于最小化平均SER優(yōu)化準(zhǔn)則和所有端口的一階和二階信道統(tǒng)計信息，每個分布 式天線端口經(jīng)過凸優(yōu)化計算獲得最優(yōu)化功率分配系數(shù)。
[0006] 對一個單小區(qū)分布式MM0系統(tǒng)，基站端天線數(shù)為N，小區(qū)內(nèi)不同距離的K個 用戶配備M個天線，K個用戶同時給基站發(fā)送數(shù)據(jù)，基站端采用ZF接收器接收信號， 其表達(dá)式為

【權(quán)利要求】
1. 一種分布式ΜΙΜΟ系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分配方法，其特征在于包括以下步 驟： 51 :基站端通過信道估計獲得所有分布式天線端口的復(fù)合信道信息，包括小尺度衰 落，發(fā)射相關(guān)矩陣，大尺度衰落； 52 :每個分布式天線端口通過基站反饋鏈路獲得所有端口的信道統(tǒng)計信息，包括小尺 度衰落概率密度分布，相關(guān)矩陣，大尺度衰落概率密度分布以及路損系數(shù)； 53 :根據(jù)基站ZF接收器每個子信道的瞬時接收信噪比，得到q-QAM調(diào)制方式的SER函 數(shù)表達(dá)式，基于多變量統(tǒng)計理論首先對其小尺度衰落隨機(jī)變量求期望萃取高信噪比區(qū)間的 SER主項； 54 :對主項中大尺度衰落隨機(jī)變量和Q函數(shù)求期望獲得高信噪比區(qū)間的SER漸近表達(dá) 式； 55 :基于最小化平均SER優(yōu)化準(zhǔn)則和所有端口的一階和二階信道統(tǒng)計信息，每個分布 式天線端口經(jīng)過凸優(yōu)化計算獲得最優(yōu)化功率分配系數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式MIMO系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分配方法，其 特征在于：對一個單小區(qū)分布式MIMO系統(tǒng)，基站端天線數(shù)為N，小區(qū)內(nèi)不同距離的K個 用戶配備M個天線，K個用戶同時給基站發(fā)送數(shù)據(jù)，基站端采用ZF接收器接收信號，其 表達(dá)式為：y = Ts+n，T = ZRt Ξ，其中，信道為復(fù)合衰落信道，y為基站端的接收信號，包 括小尺度衰落H = ZRt中的Z，服從復(fù)數(shù)瑞利分布i. i. dCN(0,1);信道發(fā)射相關(guān)矩陣為 ^ =也喂（Rn，Hr2，…s Rjx)e[0，l);大尺度衰落Ξ，月艮從對數(shù)正態(tài) 分布：Ξ =也極（三,Ξ2/ΕζΙΜ,…，Ξ^/〇ρΜ)，其中，D:表示第k個用戶的路 損，V為路損系數(shù)，隨機(jī)變量Ξ,服從對數(shù)正態(tài)分布：
>〇,其中，μ k，Sk為其均值和方差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式MIMO系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分配方法，其特 征在于：ZF接收器的瞬時接收信噪比為A
其中，SNR為系統(tǒng)平均信噪 ?：
1;使用方形q-QAM調(diào)制方式的SER錯誤概率函 數(shù)：

其中，q為q-QAM調(diào)制的進(jìn)制數(shù)；使用多變量統(tǒng)計方法Εη，Ξ [SER(H，Ξ )]= Es [Eh[SER(H，Ξ ) I Ξ ]]，標(biāo)記
，首先對小尺度衰落取期望：
當(dāng)SNR趨于無窮大時
可提取高信噪比的主項pviwu，得到:
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式MIMO系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分配方法，其特征 在于：根據(jù)
得到SER漸近表達(dá)式
，其中，
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分布式MIMO系統(tǒng)中最小化誤符號率的功率分配方法，其特征 在于：確定每個用戶的每個子信道SER漸近表達(dá)式函數(shù)是凸函數(shù)，基于最小化平均漸近SER 優(yōu)化準(zhǔn)則
a和所有端口的一階和二階信道統(tǒng)計信息，每個分 布式天線端口經(jīng)過凸優(yōu)化計算獲得最優(yōu)化功率分配系數(shù)
【文檔編號】H04B7/06GK104378150SQ201410593990
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】高向川, 張建康, 王樹坤, 王忠勇, 靳進(jìn) 申請人:鄭州大學(xué)