低精度ADC大规模MIMO系统的能效联合优化算法

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020167

电信科学 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (6): 90-96.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2020167

低精度ADC大规模MIMO系统的能效联合优化算法

曹海燕,胡文娟,智应娟,许方敏,方昕

杭州电子科技大学，浙江杭州 310018

修回日期:2020-05-25 出版日期:2020-06-20 发布日期:2020-06-18
作者简介:曹海燕（1975- ），女，博士，杭州电子科技大学副教授，主要研究方向为无线通信系统的信道编码、信号检测、LTE 物理层标准等|胡文娟（1994- ），女，杭州电子科技大学硕士生，主要研究方向为无线通信系统、大规模MIMO系统中的能效优化技术|智应娟（1995- ），女，杭州电子科技大学硕士生，主要研究方向为无线通信系统、大规模MIMO系统中的能效优化技术|许方敏（1980- ），女，杭州电子科技大学讲师，主要研究方向为先进移动通信系统及其关键技术，包括干扰抑制策略、无线资源管理策略|方昕（1975- ），女，杭州电子科技大学副教授，主要研究方向为4G/5G移动通信物理层算法
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61501158);国家自然科学基金资助项目(61379027);浙江省教育厅科学基金资助项目(LY14F010019);浙江省教育厅科学基金资助项目(LQ15F01004)

Energy efficiency joint optimization algorithm for low-precision ADC massive MIMO systems

Haiyan CAO,Wenjuan HU,Yingjuan ZHI,Fangmin XU,Xin FANG

Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China

Revised:2020-05-25 Online:2020-06-20 Published:2020-06-18
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(61501158);The National Natural Science Foundation of China(61379027);The Education Department Foundation of Zhejiang Province of China(LY14F010019);The Education Department Foundation of Zhejiang Province of China(LQ15F01004)

摘要/Abstract

摘要：

针对配置低精度模数转换器（ADC）的大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出一种基于交替优化算法的上行链路能效优化算法。即在基于最大比合并（MRC）接收的基础上，建立以能效最大化为目标的优化模型，再根据分数规划的性质，把原始的分式形式最优化问题转换成等价的减式形式，在量化比特数一定的情况下，对发射功率和导频长度进行交替迭代优化。仿真结果表明，所提算法有较好的频谱效率与能量效率。

关键词: 大规模MIMO, 模数转换器, 交替优化, 能效

Abstract:

An uplink energy efficiency optimization algorithm based on alternating optimization algorithm was proposed for large-scale multiple-input multiple-output (MIMO) systems with low-precision analog to digital converters (ADC).That is,based on the maximum ratio combining (MRC) reception,an optimization model aiming at maximizing energy efficiency was established,and then the original fractional form optimization problem was converted into an equivalent subtractive form according to the nature of the fractional programming.In the case where the number of quantization bits was constant,the iterative optimization of the transmission power and the pilot length were performed.Simulation results show that the proposed algorithm has better spectral efficiency and energy efficiency.

Key words: massive MIMO, ADC, alternate optimization, energy efficiency

中图分类号:

TN929.53

曹海燕,胡文娟,智应娟,许方敏,方昕. 低精度ADC大规模MIMO系统的能效联合优化算法[J]. 电信科学, 2020, 36(6): 90-96.

Haiyan CAO,Wenjuan HU,Yingjuan ZHI,Fangmin XU,Xin FANG. Energy efficiency joint optimization algorithm for low-precision ADC massive MIMO systems[J]. Telecommunications Science, 2020, 36(6): 90-96.

图/表 7

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表1

图2

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参考文献 13

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b	1	2	3	4	5
α	0.636 6	0.882 8	0.965 46	0.990 503	0.997 501

参数	值
与ADC相关的固定值D	10^{- 7}
与ADC相关的固定值?	1
功率放大效率因子η	0.3
BS端每根天线的传输链消耗功率P_tb	1W
每个用户端传输链消耗功率P_tu	0.2 W
其他特定消耗功率P_site	5W
用户数K	10

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Energy efficiency joint optimization algorithm for low-precision ADC massive MIMO systems

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