第
5
章
MIMO功率控制
..5.1功率控制准则
有效且易计算的功率控制是大规模MIMO 独特的新特征之一。功率控制处
理有平衡近远的效果,给整个小区提供一致的良好服务。在本章中,介绍功率控
制方案,以满足单小区和多小区系统及上行链路和下行链路的给定性能目标,其
中最大最小(平均)SINR 公平性是一个重要原则。
第4章对有效SINR 表达式的检验揭示了上行链路/下行链路和归零/最大
比合并的4种组合情况下对功率控制系数定性相同的依赖关系。在单小区的
情况下,从表4-4中可以观察到,终端
k
的有效SINR 表达式可以写为
SINRk =
akηk
(5-1)
bk'
1+
Σkηk'
K
'=
其中,和bk是严格的正常数,由表51给(k) 出。(1) 表51中的
M
、
K
、、、、
和ηk
具有第4章定义的含义。
akk'
--ρulρdlβk
γk
表5单小区系统系数ak
和bk'
-
1 k
传输方向
处理方法
迫零最大比合并
上行
ak
=(
M
-K)ρulγk
bk' k
=ρul(βk'
γk'
)
ak
=Mρulγk
bk' k
=ρulβk'
下行
ak
=(
M
-K)ρdlγk
bk' k
=ρdl(βk
γk
)
ak
=Mρdlγk
bk' k
=ρdlβk
同样,对于多小区的情况,从表4-4中可以将第
l
个小区中第
k
个终端的有效
SINR 表达式写成
SINRlk =
alkηlk
(5-2)
bl'k'll'kcl'k'lkl'k' +
dl'lkl'k
1+ ΣΣ(K) kη'
ΣΣ(K) ηΣ η
l'∈Plk'=1 '.Pl'=l'∈Pl\{
其中,非负系数al、l'k'
、l'k'
和dl' 在表5(l) 2中(k) 给(1) 出。
l}
k
blk
clk
lk
第5章 MIMO 功率控制1 89
表5-2 多小区系统系数alk 、bl'k'
lk 、cl'k'
lk 、dl'
lk
传输方向
处理方法
迫 零最大比合并
上行
alk =(M -K )ρulγl
lk
bl'k'
lk =ρul(βl
l'k' -γl
l'k')
cl'k'
lk =ρulβl
l'k'
dl'
lk =(M -K )ρulγl
l'k
alk =Mρulγl
lk
bl'k'
lk =ρulβl
l'k'
cl'k'
lk =ρulβl
l'k'
dl'
lk =Mρulγl
l'k'
下行
alk =(M -K )ρdlγl
lk
bl'k'
lk =ρdl(βl'
lk -γl'
lk )
cl'k'
lk =ρdlβl'
lk
dl'
lk =(M -K )ρdlγl'
lk
alk =Mρdlγl
lk
bl'k'
lk =ρdlβl'
lk
cl'k'
lk =ρdlβl'
lk
dl'
lk =Mρdlγl'
lk
在表5-2中,通过第4章定义的βl
l'k'、γl
l'k' 和ηlk ,考虑单小区场景是多小区场景的特例,
通过设置cl'k'
lk 和dl'
lk 等于0并省略小区号l 获得。
表5-3总结了单小区和多小区情况下功率控制系数的约束条件。用L 表示小区总数。
表5-3 功率控制系数的约束条件
传输方向单 小 区多 小 区
上行0≤ηk ≤1
k=1,2,…,K
0≤ηlk ≤1
k=1,2,…,K ,l=1,2,…,L
下行ΣK
k=1
ηk ≤1且
ηk ≥0,K =1,2,…,K
ΣK
k=1
ηk ≤1且
ηk ≥0,K =1,2,…,K ,
l =1,2,…,L
.. 5.2 给定SINR 目标的功率控制
接下来,设计一个保证服务质量的功率控制策略可以作为线性可行性问题解决的方案。
式(5-1)和式(5-2)的分子和分母在功率控制系数中是线性的。
5.2.1 单小区系统
对于单小区系统,考虑约束形式
SINRk ≥SINRk , k =1,2,…,K (5-3)
其中,SINRk 是第k 个终端的给定目标SINR。通过使用第4章介绍的净频谱效率公式,可
以直接将SINR目标转换为频谱效率目标。实际上,这样的目标可以反映特定终端的服务
质量要求。式(5-3)中的一组约束相当于以下一组不等式:
akηk ≥SINRk 1+ ΣK
k'=1
bk'
( kηk' ) , k =1,2,…,K (5-4)
它与ηlk 为线性关系,意味着设计一个功率控制策略(第k 个终端的SINR至少达到SINRk )
可以写成以下问题:
1 90 5G 通信系统
求出ηk 使得
SINRk ≥SINRl, k =1,2,…,K (5-5)
并满足表5-3中的限制条件。
式(5-5)是一个线性规划可行性问题,使用标准软件工具箱很容易解决。对于某些允
许的ηk ,当且仅当式(5-5)有解决方案时,才能满足式(5-3)中的所有SINR约束集。
5.2.2 多小区系统
对于多小区系统,再次将一个目标SINR作为一组约束:
SINRlk ≥SINRlk , k =1,2,…,K ,l=1,2,…,L (5-6)
其中,SINRlk 是第l 个小区中的第k 个终端的SINR。式(5-6)中的每个不等式相当于以下
不等式:
alkηlk ≥SINRlk
.
è ..1+ Σ l'∈PlΣK
k'=1
bl'k'
lkηl'k' Σ l'.PlΣK
k'=1
cl'k'
lkηl'k' + Σ l'∈Pl\{l}
dl'
lkηl'k
.
. ÷÷
(5-7)
它与ηlk 为线性关系,意味着设计一个功率控制策略(第l 个小区中的第k 个终端的SINR
至少达到SINRlk)可以写成以下问题:
求出ηlk 使得
SINRlk ≥SINRlk , k =1,2,…,K ,l=1,2,…,L (5-8)
并满足表5-3中的限制条件。
和单小区的情况一样,式(5-8)中的功率控制设计问题是一个线性规划可行性问题。
.. 5.3 最大最小公平功率控制
功率控制的一个重要设计理念是公平,它的目的是使所有终端中最差的SINR最大化。
最优化问题的最大最小解为所有终端提供了相等的SINR可以用反例证明。如果有一个终
端,其SINR大于最大最小SINR,那么可以通过降低其他终端的分母的方法降低该终端的
功率控制系数,从而增加其SINR。结果是:所有终端的SINR趋于相等。因此,最大最小
公平功率控制就是设置所有目标SINR 等于一个公共值SINR,然后找到SINR的最大可能
值,以确保满足表5-3中的所有约束条件。
对于单小区系统,最大最小公平性意味着小区中所有终端的SINR目标是相等的;在多
小区系统中,最大最小公平性可以是网络范围内的最大最小公平性,也可以是每个小区内的
最大最小公平性。接下来,将更详细地讨论这些不同的可能性。
5.3.1 单小区系统中的最大最小公平功率控制
首先,考虑单小区系统。设置小区中所有终端目标的SINR 等于一个公共值SINR,即
要求
SINRk ≥SINR, k =1,2,…,K (5-9)
很明显,最大最小思想会导致以下优化问题:
求出ηk 使得
第5章 MIMO 功率控制1 91
SINRk ≥SINR, k =1,2,…,K (5-10)
并满足表5-3中的限制条件。
所有涉及式(5-10)的不等式都是线性的,因此式(5-10)是一个准线性规划问题。这种
问题一般可以通过对SINR和SINR的每个候选值进行二分搜索,从而解决线性可行性问题。
然而,对于特定的问题,存在简单的封闭形式解决方案。表5-4总结了这些解。
表5-4 单小区系统中最大最小公平功率控制系数及由此产生的共同SINR 值SINR
传输方向
处理方法
迫 零最大比合并
上行
ηk = min k' {γk'}
γk
SINR= (M -K )ρul
1
min k {γk }+ρulΣK
k=1
βk -γk
γk
ηk = min k' {γk'}
γk
SINR=
Mρul
1
min k {γk }+ρulΣK
k=1
βk
γk
下行
ηk = 1+ρdl(βk -γk )
ρdlγk 1
ρdlΣK
k'=1
1 γk'
+ ΣK
k'=1
βk' -γk
γk' ( )
SINR= (M -K )ρdl
ΣK
k=1
1 γk
+ρdlΣK
k=1
βk -γk
γk
ηk = 1+ρdlβk
ρdlγk 1
ρdlΣK
k'=1
1 γk'
+ ΣK
k'=1
βk'
γk' ( )
SINR=
Mρdl
ΣK
k=1
1 γk
+ρdlΣK
k=1
βk
γk
1.上行链路
首先考虑上行链路。从式(5-1)可以清楚地看出,对于迫零和最大比合并,至少有一个
ηlk 必须是单位值。解释如下:假设情况并非如此,因此对于k=1,2,…,K ,ηk <1,那么所
有ηlk 都可以被一个公共常数缩放,使得其中至少一个等于单位值。这种缩放将增加所有
SINRk 值,这与原ηlk 解的假定最优性相矛盾。因此,在最佳情况下,必须求解以下问题:
对于某些SINR, SINRk =SINR, k =1,2,…,K (5-11)
至少有一个k 的ηk =1。其中,SINR是最优的公共SINR。
从式(5-1)和式(5-11)得到
αkηk =SINR(1+ ΣK
k'=1
bk'
kηk' ) , k =1,2,…,K (5-12)
对于上行链路的情况,bk'
k 不取决于k,因此式(5-12)的右侧相对于k 是一个常数,因为
ηk 对所有的k 都满足0≤ηk ≤1,即
ηk =min k' {ak'}
ak (5-13)
而对于某些k,ηk =1。
由此产生的SINR是通过将式(5-13)代入式(5-1)中得到的:
SINR= 1
1
min k' {ak'}+ ΣK
k'=1
bk'
k
ak'
(5-14)
1 92 5G 通信系统
它与k 无关,将表5-1中ak 和bk'
k 的表达式替换为式(5-13)和式(5-14),得到表5-4中
的表达式。
2.下行链路
对于下行链路,从式(5-1)推断,最大最小解要求功率约束满足ΣK
k=1
ηk =1。为了解释其
原因,假设ΣK
k=1
ηk <1,由于bk'
k >0,通过用一个公共缩放因子对所有的ηk 进行缩放,使得
ΣK
k=1
ηk 增加,所有k 的SINRk 增加,这与解的最大最优性相矛盾。因此,在最优的情况下,
必须做到:
对于某些SINRk ,
SINRk =SINR, k =1,2,…,K (5-15)
ΣK
k=1
ηlk <1 (5-16)
其中SINR是最大最优的公共SINR。式(5-15)和式(5-1)组合得到
αkηk =SINR(1+ ΣK
k'=1
bk'
kηk' ) , k =1,2,…,K (5-17)
在下行链路的情况下,bk'
k 不依赖于k',所以使bk =bk'
k 。因此,通过在式(5-17)中使用
式(5-16),得到
ηk =SINR(1+bk)
ak (5-18)
再次使用式(5-16),得出以下结论:
SINRΣK
k'=1
1+bk
ak
=ΣK
k=1
ηk =1 (5-19)
因此
SINR= 1
ΣK
k=1
1+bk
ak
(5-20)
ηk = 1+bk
akΣK
k″=1
1+bk″
ak″
(5-21)
将表5-1中αk 和bk 的表达式替换为式(5-20)和式(5-21),得到表5-4中的表达式。
3.增加额外终端的效果
最大最小功率控制的一个效果是在具有强信道的终端上消耗的功率较少。从表5-4可
以清楚地看出,ηk 随着γk(βk)的增大而减小。进一步研究增加一个比现有的终端更强的信
道终端到一个已经向K 个终端提供最大最小服务的小区,对表5-4中最大最小SINR分母
的计算表明,当所有K +1个γk(βk)值相等时,添加一个更强的终端是最具破坏性的,在这
种情况下,分母增加了(K +1)/K 。对于最大比合并处理情况,分子不受新终端的影响;对
于迫零处理,分子减少了(M -K -1)/(M -K )。结论是,当K 很大时,大部分功率消耗在
受到严重大尺度衰落的终端上。
第5章 MIMO 功率控制1 93
4.迫零与最大比合并的比较
究竟何时迫零比最大比合并更可取? 表5-4的结果提供了一个非常简单和明确的答
案:对于上行链路和下行链路,当且仅当SINRmr>1时SINRzf>SINRmr。
为了证明上行链路的结果,假设SINRzf,ul>SINRmr,ul,将表5-4中的这两个表达式替换
为SINRzf,ul和SINRmr,ul,得到不等式,简化后的等价不等式是
1
min k {γk}+ρulΣK
k=1
βk
γk <Mρul (5-22)
当SINRmr,ul>1时,类似的计算可以证明下行链路的结果也成立。
5.3.2 具有网络范围最大最小公平性的多小区系统
对于网络范围最大最小公平功率控制的多小区系统,将所有目标SINR设置为
SINRlk =SINR, k =1,2,…,K ,l=1,2,…,L (5-23)
这引起了以下优化问题:
求出使得SINRlk ≥SINR,k =1,2,…K ,l=1,2,…,L 并满足表5-3中的限制条件。
(5-24)
式(5-24)中涉及的所有不等式都是线性的,因此式(5-24)是一个准线性规划问题。然
而,由于式(5-24)产生功率控制系数,使得所有小区中的所有终端都获得相同的SINR,因
此给定小区中的功率控制系数,例如第l 个小区中的功率控制系数,将取决于离得较远的其
他小区l'中的条件,l'≠l。
具体来说,假设网络中的某些小区具有较低的吞吐量,其原因是终端过度拥挤,或者预
定用于服务的特定终端经历了严重的阴影衰落。然后,低吞吐量不必要地强加于所有其他
小区中服务的所有终端。特别是在式(5-24)中实现SINR的值可以随着l→∞接近0。为
此,首先考虑在单小区情况下用最大最小功率控制实现的相等的SINR:
SINRul ≤Mρul min k {γk}≤Mρul min k {βk} (5-25)
SINRdl ≤Mρdl min k {γk}≤Mρdl min k {βk} (5-26)
无论是迫零还是最大比合并,在式(5-24)中实现的SINR上限都将由表5-4中相应的单小区
SINR给出,用于网络中处境最不利的小区,即每端吞吐量最小的小区。因此,在式(5-24)中
实现的最优SINR不能超过上行链路中的Mρulminl,k {βl
lk },也不能超过下行链路中的
Mρdlminl,k{βl
lk}。在对数正态阴影衰落中,当L→∞时minl,k{βl
lk}→0。
这使得网络范围内的最大最小公平功率控制不随小区数L 变化。
5.3.3 可忽略相干干扰和全功率的每小区功率控制
解决网络范围最大最小公平功率控制可伸缩性问题的一种补救方法是只在每个小区内
对SINR进行均衡。接下来,给出相干干扰可以忽略不计且所有小区都使用最大允许功率
时的特殊情况。具体而言,本节提出以下两个假设:
(1)相干干扰(式(5-2)分母中的第四项)可以忽略不计,即对于所有的l,l',k:
dl'
lk =0 (5-27)
排除干扰项并不意味着忽略了导频失真。回想一下,对于M 的中值,导频失真的主要
194
5G
通信系统
2)简化如下:
27)的条件下,式(5
-
影响是通过减少{
k
}使相干增益减少。
γ
在假设满足式(5
SINRk=
l
-
l'
l
(528)
1+
Σ+
Σ
∈Pl
.Pl
(2)每个小区使用全部可用功率。也就是说,在上行链路中,每个小区中至少有一个终
端以最大功率传输,即
(529)
l'
l'
Σkη
=1
l'k'
l'k'c
lk'
-
(530)
。在所述假设下最大最小功率控制可以在每个小区内独立执行这样每个小区中的所,,
。SINR SINR有终端都实现了一个共同的小区值
l
l'k'c
l'k'l
l
在这里描述的功率控制策略中,网络中的每个小区都同样重要,没有一个小区能决定其
他小区应该做什么。相比之下,采用网络范围的等吞吐量策略,吞吐量由处境最不利的小区
决定。
1.
上行链路
不取决于k。如果采用b=,=
l'k'ck
l
l'k'
k
bl
-
l'k'
l'
(531)
+
Σ
.Pl
的形式与单小区情况相同。由于每个小区都使
(()。5531用式因此可以应用单小区情况的技术见节以下功率控-
:l制系数的选择在第个小区中产生最大最小公平性
.
.
-
在式(5
(532)
l'k'c
l
K
l'k'
k'
}Σ=1a
l'k'c
k'
Σlη
=1
L
1,2,…,
K
,1,2,…,
,k=l=
k'
K
K
对于l=1,2,…,
L
和某些k,η
l
L
k=1,l=1,2,…,
K
K
k
lk
η
al
Σkη
=1
l'k'
l'k'
bl
k'
}
k'
l'k'
l'k'
}Σ=1a
l'k'bl
k
lk
η
l'k'c
k'
Σlη
=1
1
l'k'
l'k'
b
k'
al
Σlη
=1
K
K
l'
k'
k'k
k'
l'
l
η
{}
minal
k=
al
所有终端在第
l
个小区中实现的SINR 是
1+
Σ+
Σ
∈Pl
.Pl
l'k'kl
c
、
k
l
l'
1+
Σ
∈Pl
31)中,分母与
k
无关,SINR
k'
min
min
k'
()528b在上行链路中式中的-,
(5么式
l
l'k'
k
l
SINRk=
-
l'k'
l'k'
b
k'
Σlη
=1
K
Σ
=1
l
η
k'
k'
K
min
k'
l
a
1
{
k'
=
,那
min
k=1
在下行链路中,所有基站都消耗最大可用功率:
28)变成
{
al
}
29)意义上的全功率,
min
SINRl=
-
-
k'
l'k'
k'
-
l'
-
k'
l'k'
l'
-
l'
l'
{{} (533)
amina
}
+
Σ{
+
Σ{
∈Pl
al.Pl
al
式(533)与
k
无关。将表52中的表达式代入式(532)和式(533), 得出表55中的结果。
当相干干扰可以忽略不计,并且在每个小区中使用全功率时,最大比合并的方程可以通过将
∈Pl
和.Pl
以保持与迫零情况的对称性。
表55列出了上行链路功率控制系数以及每个小区最大最小SINR(即SINR
)。自然地,
上的和合并来简化,但这里没有这样做,
第5章MIMO功率控制195
表5-4中的单小区结果是表5-5中的多小区结果的特例。
表5-5上行链路功率控制系数及每个小区最大最小SINR
处理方法ηlk和SINRl
迫零
ηlk=min k'{γllk'}
γllkSINRl=(M-K)ρul
1
min k{γllk}+ρulΣ l'∈Plmin k{γl'l'k'}
min k{γllk}Σ Kk=1
βll'k-γll'kγl'l'k+ρulΣ l'.Plmin k{γl'l'k}
min k{γllk}Σ Kk=1
βll'kγl'l'k
最大比合并
ηlk=min k'{γllk'}
γllkSINRl=
Mρul
1
min k{γllk}+ρulΣ l'∈Plmin k'{γl'l'k}
min k{γllk}ΣKk=1
βll'kγl'l'k+ρulΣ l'.Plmin k{γl'l'k}
min k{γllk}Σ Kk=1
βll'kγl'l'k2.下行链路
在下行链路中,bl'k'lk、cl'k'lk不取决于k',因此可以简写为bl'k'l=bl'k'lk,cl'k'l=cl'k'lk。使用这个
新的表示法,在满足式(5-30)的条件下,式(5-28)变成
SINRlk=
alkηlk1+Σl'∈Pl+Σl'.Plal1+Σl'∈Plbl'lkΣk'
+Σl'.Plcl'lkΣk'al1+Σl'∈Plbl'lk+Σl'.Pl(5-34)
k'。使用与5.3ηlk=
1+Σl'∈Plbl'lk+Σl'.Pl1+Σl'∈Pl+Σl'.Plalk″
(5-35)
(5-36)
l'k'
η
l'k'
η
.
1节类似的参数,以下功率控制
l'
l'
由此产生的SINR 名义上是由第
l
个小区中的所有终端实现的:
1
1+
Σ+
Σ
∈Pl
.Pl
k
l'cl
k'
Σ
=1
K
K
k
lk
η
K
K
=
k″
l'cl
k
l'cl
k
l'cl
k″
l'
l
b
η
k
l'
l
b
l'k'
η
k″
l'cl
l'k'
k″
l'
l
b
=1
k
lk
η
k'
Σ
=1
K
k″
Σ
=1
k″
alk
Σ
=1
K
=
=1
这与单小区的情况相同,分母不依赖于
系数在每个小区中产生最大最小最优性:
SINRl=
k″
-
-
-
al
将表52中的表达式代入式(535)和式(536), 6。当相干干扰
可以忽略不计,并且在每个小区中使用“全功率”时,最大比合并处理方程可以通过合并项来
简化。
-
与
k
有关,结果见表5
1 96 5G 通信系统
表5-6 下行链路功率控制系数及每个小区最大最小SINR
处理方法ηlk 和SINRl
迫零
ηlk =
1+ Σ l'∈Pl
ρdl(βl'
lk -γl'
lk )+ Σ l'.Pl
ρdlβl'
lk
γl
lk
.
è .
ΣK
k'=1
1 γl
lk'
+ρdlΣ l'∈PlΣK
k'=1
βl'
lk' -γl'
lk'
γl
lk'
+ρdlΣ l'.PlΣK
k'=1
βl'
lk'
γl
lk' )
SINRl = (M -K )ρdl
ΣK
k=1
1 γl
lk
+ρdlΣ l'∈PlΣK
k=1
βl'
lk -γl'
lk
γl
lk
+ρdlΣ l'.PlΣK
k=1
βl'
lk
γl
lk
最大比合并
ηlk =
1+ Σ l'∈Pl
ρdlβl'
lk + Σ l'.Pl
ρdlβl'
lk
γl
lk
.
è .
ΣK
k'=1
1 γl
lk'
+ρdlΣ l'∈PlΣK
k'=1
βl'
lk'
γl
lk'
+ρdlΣ l'.PlΣK
k'=1
βl'
lk'
γl
lk' )
SINRl =
Mρdl
ΣK
k=1
1 γl
lk
+ρdlΣ l'∈PlΣK
k=1
βl'
lk
γl
lk
+ρdlΣ l'.PlΣK
k=1
βl'
lk
γl
lk
虽然式(5-29)和式(5-30)给出的功率控制条件通常被认为是合理的蜂窝实际情况,但
它们在某些情况下可能会违反相干干扰可以忽略的假设。
5.3.4 一致优良的服务
最大最小公平功率控制确保了所有终端都能享受到统一的优良服务。然而,在实践中,
由于路径损耗和阴影衰落,一些终端可能有很小的βl'
l'k 。随着如上所述最大最小功率的控
制,将分配大量的资源给这些终端以确保得到良好的服务,但这可能对所有其他终端的吞吐
量造成重大影响。因此,在计算功率控制系数之前,通常谨慎地将一小部分终端从服务中删
除。或者,与其完全放弃处于不利地位的终端,还不如给它们一些最小的SINR,这将表现
为对功率控制系数的附加线性约束。同样,当用户要求或愿意支付额外服务时,可以分配给
相应的终端比典型的终端更高的SINR。
在大规模MIMO 中,功率控制系数ηk(对于单小区系统)和ηlk (对于多小区系统)分别
依赖于大尺度衰落系数βk 和βl
l'k 。
对于单小区系统,表5-4给出了功率控制系数ηk 的表达式,该式在最大最小公平意义
上在小区中产生均匀良好的吞吐量。所有终端的SINRk 等于一个公共值SINR,在给定的
功率约束下,它取尽可能大的值。
对于多小区系统,可以通过求解5.3.2节中描述的准线性优化问题以获得最大最小公
平性SINR优化问题的全网络解决方案,该问题使所有小区中所有终端的SINR均相等。
如果可以忽略相干干扰,并且每个小区在式(5-29)和式(5-30)的精确意义上使用全功
率,则可以执行功率控制,使最大最小公平性能在每个小区内保持。也就是说,第l 个小区
中的所有终端都实现了一个共同的SINR,即SINRl。表5-5和表5-6给出了实现这一点的
功率控制系数ηlk 及产生的SINR值。
在最大最小公平功率控制下,在计算功率控制系数之前,可以将每个小区中的一小部分
终端从服务中删除,以避免深度衰落的终端形成不必要的低吞吐量。
第5章MIMO功率控制197
..5.4案例研究
本节的案例研究分为两类:第一类是农村地区的单个隔离蜂窝小区固定宽带接入;第
二类是密集城市及郊区的多小区移动接入。本节对所有重要的物理现象进行建模,包括终
端位置的随机性、路径损耗和阴影衰落,并使用第4章中导出的容量表达式。这些表达式解
释了小区内干扰和小区间干扰的影响、信道估计误差和导频传输的成本。虽然第4章的所
有容量边界都是严格的,本章的所有算法都为精确的优化问题提供了精确的解决方案,但在
多小区案例中,还需要一些启发式算法以进行终端到基站的分配、导频分配和功率控制。在
5.4.3节中将描述这些算法。
5.4.1单小区案例:农村固定宽带接入
表5-7总结了3个案例研究中使用的参数。在农村情况下,所有3000 套住房在下行链
路中传输速率为20Mb/s,在上行链路中传输速率为10Mb/s,即覆盖概率为100% 。
表5-73个大规模MIMO案例研究中使用的参数
参数农村固定宽带接入密集城市移动接入郊区移动接入
载波频率800MHz 1.9GHz 1.9GHz
频谱带宽20MHz 20MHz 20MHz
蜂窝小区半径11.3km 500m 2km
每个小区的平均终端数3000 18 18
覆盖概率100% 95% 95%
基站天线增益0 0 0
终端天线增益6dBi 0 0
基站接收机噪声9dB 9dB 9dB
终端接收机噪声9dB 9dB 9dB
噪声温度300K 300K 300K
终端移动情况静止142km/h 284km/h
相干时间50ms 2ms 1ms
相干带宽300kHz 210kHz 210kHz
阴影衰落8dB 8dB 8dB
阴影衰落分集最好两路没有没有
路径损失模型Hata COST231 COST231
基站天线高度32m 30m 30m
终端天线高度5m 1.5m 1.5m
上行链路导频再利用系数不适用7 3