1.一种低精度ADC大规模MIMO系统上行链路最优量化比特数目计算方法,其特征在于,包含以下步骤:
步骤1:在大规模MIMO系统的上行链路中,基站配置N根天线,同时为K个单天线用户提供服务,基站的N根天线中NH根天线连接到较高精度的模拟数字转换器ADC,其中,NH∈[N1,N2],NH,N1,N2为自然数,0≤N1<N2≤N,较高精度ADC的量化比特bH∈[b1,b2]bits,b1,b2为正整数,b1<b2,剩余的NL=N‑NH根天线连接到较低精度的ADC,其中,较低精度ADC的量化比特bL∈[b3,b4]bits,b3,b4为正整数,b3<b4≤b1,设置迭代参数分别为γ、θ、ζ,其中,γ、θ、ζ均为正整数,NH的初始区间[N1,N2]为[0,N];
步骤2:将NH的取值区间[N1,N2]划分为γ个子区间,并选取μ1个NH的代表值;将bH的取值区间[b1,b2]划分为θ个子区间,并选取μ2个bH的代表值;将bL的取值区间中[b3,b4]划分为ζ个子区间,并选取μ3个bL的代表值;以上共计δ=μ1μ2μ3种天线ADC量化比特备选分配方案;
步骤3:根据信道矩阵H,基站接收信号矢量y,每个用户的发射功率pu,信道噪声方差带宽B,每条RF链的功率PRF,使用参数NH、bH、bL的δ种备选分配方案,分别计算可达速率R、功率消耗Ptot以及能量效率ηEE=B·R/Ptot;
步骤4:从δ种天线ADC量化比特备选分配方案中选出使得能量效率最高的NH、bH、bL取值,记为
步骤5:如果满足迭代停止条件,输出最优的配置方案:连接到较高精度的ADC的天线数目 及其量化比特 连接到较低精度的ADC的天线数目 及其量化比特 否则,根据得到的 更新NH,bH、bL的取值区间,并重复步骤2‑步骤4;
步骤5中所述的取值区间更新的具体步骤为:根据步骤4中得到的 和步骤2中划分的取值子区间,分别找到所在子区间,并将其作为NH,bH、bL新的取值区间;
步骤5中所述的迭代停止的具体条件为:
当NH的取值区间[N1,N2]长度小于等于γ时,NH的取值固定为 的值,不再改变, 当bH的取值区间[b1,b2]长度小于等于θ时,bH的取值固定为 的值,不再改变, 当bL的取值区间[b3,b4]长度小于等于ζ时,bL的取值固定为 的值,不再改变;当 的值都固定下来时,停止迭代。
2.如权利要求1所述的一种低精度ADC大规模MIMO系统上行链路最优量化比特数目计算方法,其特征在于:步骤2中所述的划分取值区间并取代表值的具体步骤为:NH的取值区间[N1,N2]长度为 若 则取区间内所有整数作为NH的μ1个代表值;否则将NH的取值区间划分为γ个子区间, 与γ的商记为q1,余数记为s1,前s1个子区间长度为q1+1,剩余的γ‑s1个子区间长度为q1,每个子区间取中值并进行四舍五入作为该子区间的代表值,得到μ1个代表值;bH的取值区间[b1,b2]长度为 若 则取区间内所有整数作为bH的μ2个代表值,否则将bH的取值区间划分为θ个子区间, 与θ的商记为q2,余数记为s2,前s2个子区间长度为q2+1,剩余的θ‑s2个子区间长度为q2,每个子区间对中值进行四舍五入作为该子区间的代表值,得到μ2个代表值;bL的取值区间[b3,b4]长度为 若 则取区间内所有整数作为bL的μ3个代表值,否则将bL的取值区间划分为ζ个子区间, 与ζ的商记为q3,余数记为s3,前s3个子区间长度为q3+1,剩余的ζ‑s3个子区间长度为q3,每个子区间取中值并进行四舍五入作为该子区间的代表值,得到μ3个代表值。
3.如权利要求1所述的一种低精度ADC大规模MIMO系统上行链路最优量化比特数目计算方法,其特征在于:步骤3中所述的计算可达速率的具体步骤为:步骤301:计算每个用户的信干噪比
其中,hi和hk分别为信道矩阵H的第i(i=1,2,...,K;i≠k)列和第k(k=1,2,...,K)列;
||·||为Euclidean范数;diag(·)为将矩阵除对角线以外的元素均变为0,A为对角阵,其主对角线前NH个元素为αH(αH=1‑βH),其余元素为αL(αL=1‑βL),当ADC量化比特数b=1,b=
2,b=3,b=4,b=5时,βH和βL的取值分别为0.3634,0.1175,0.03454,0.009497,0.002499,当b>5时,取 来近似;IN为单位阵;
步骤302:计算每个用户的可达速率Rk=log2(1+SINRk)以及和速率
4.如权利要求1所述的一种低精度ADC大规模MIMO系统上行链路最优量化比特数目计算方法,其特征在于:步骤3所述的计算功耗的具体步骤为:总功耗分为三部分:Ptot=Pr+Ptx+Pfix,其中 代表接收机的功耗,PRF为每条RF链中低噪声放大器、混合和本地振荡器、混频器的功率;较高精度ADC的功率 较低精度ADC的功率 c为每步计算的能耗;Ptx=Kpu,代表所有发射天线的功耗;Pfix代表维持基站运行的固定功耗。