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专利号: 2019108971228
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于模拟退火算法的大规模MIMO系统上行能效优化方法,包括以下步骤:S1:通过MMSE信道估计,从基站接收到的导频信号中推导出未量化信号的协方差矩阵;

S2:信号经过量化系统,根据Bussgang理论与MMSE信道估计计算量化后系统噪声的协方差矩阵,由香农公式计算出量化后的系统容量下限,从而得到系统的频谱效率;

S3:根据频谱效率和总能量能耗,得到大规模MIMO系统上行能量效率;

S4:构建模拟退火算法模型,设计退火参数,求解最优值;

步骤S1具体为:

基站天线接收机接收到的导频信号是:

其中,ρp表示用户发送导频的功率;τ为导频序列长度;L表示蜂窝小区的个数, 表示第j个小区内K个用户发送的导频序列;Wl表示第l个小区内的加性高斯白噪声;Glj表示第j个小区与第l个小区之间的信道;

假设 表示第l个小区内K个用户与基站侧M根天线之间的信道,利用MMSE信道估计能得 的表达式,从而推导出基站侧M根天线接收到未量化信号的协方差矩阵;

步骤S2具体为:

基站侧接收端的ADC对接收到的信号进行采样,对采样信号进行量化;

据Bussgang理论,经过A/D量化器量化后的信号表示成:r=Fy+e

其中,量化后噪声向量e与y不相关,y为未经量化的输出信号;

量化系统线性函数F通过r和y基于MMSE算法估计得出:基于均方误差最小的原理对信号进行量化后得出:采用匹配滤波算法预编码方案,得到协方差矩阵:代入系统互信息公式,得到系统的频谱效率:

步骤S3具体为:

系统上行链路的总能量消耗与量化比特数的关系表示为:经过ADC量化后系统能量效率的表达式为:

步骤S4具体为:

用模拟退火算法优化出最佳的量化比特数b和基站侧天线数m使系统能够获得最大的能量效率,具体为:S4.1:将能量效率函数EE(b,m)设置为目标函数,天线数m和量化比特数b设置为自由变量;设定模拟退火算法的初始温度,迭代次数,终止条件,随机生成初始解,并计算目标函数EE(b,m);

S4.2:设置模拟退火算法的初始温度T0,迭代次数T,温度概率系数Kt和温度降低速率d,新温度与旧温度的关系为Tnew=d*Told;

S4.3:缓慢降低温度,扰动产生新的解b',m',计算目标函数EE(b',m');计算ΔEE=EE(b',m')‑EE(b,m)的值;

S4.4:若ΔEE≤0,则接受新解,b=b',m=m',EE(b,m)=EE(b',m'),若ΔEE>0,则按照Metropolis准则接受新解;

S4.5:在每个温度下重复步骤S4.3和S4.4,如果达到了迭代次数,则判断是否满足终止条件;若不满足,则缓慢降低温度重置迭代次数;若满足,则结束运算,得到目标函数的最优解,即为该精度A/D转换器下的最优天线分组量化方案。