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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113014295A(43)申请公布日2021.06.22(21)申请号202110204008.X(22)申请日2021.02.24(71)申请人南京邮电大学地址210000江苏省南京市雨花台区软件大道186号(72)发明人杨龙祥唐伟张尧(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.H04B7/0413(2017.01)H04B7/0426(2017.01)H04L25/02(2006.01)H04W52/26(2009.01)权利要求书4页说明书9页附图2页(54)发明名称一种去蜂窝大规模MIMO系统上行联合接收方法(57)摘要本发明公开了一种去蜂窝大规模MIMO系统上行联合接收方法,步骤包括:建立系统模型,计算迫零接收机的上行链路用户可达速率的近似闭式表达式;利用连续凸逼近功率控制算法,计算每个用户的发射功率控制系数;基于最大系统和速率执行AP选择方案,为每个用户选择若干个最佳AP;系统CPU休眠没有服务用户的AP,重复步骤2得到最佳发送功率控制系数,实现系统上行联合接收。本发明是以用户为中心、利用统计信道状态信息进行上行联合接收,显著有效地提高系统总能量效率,同时降低对前传链路的负担。CN113014295ACN113014295A权利要求书1/4页1.一种去蜂窝大规模MIMO系统上行联合接收方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:建立系统模型,计算迫零接收机的上行链路用户可达速率的近似闭式表达式;步骤2:基于连续凸逼近功率控制算法,计算每个用户的发射功率控制系数;步骤3:基于最大系统和速率执行AP选择方案,为每个用户选择若干个最佳AP;步骤4:系统CPU休眠没有服务用户的AP,重复步骤2得到最佳发送功率控制系数,实现系统上行联合接收。2.根据权利要求1所述的去蜂窝大规模MIMO系统上行联合接收方法,其特征在于,所述步骤1中建立系统模型具体包括:设有M个配有N根天线的AP和K个单天线用户,M>>K,其中,m∈{1,2,…,M}表示AP的编号,k∈{1,2,…,K}表示用户的编号,表示服务用户k的AP集合或AP簇,表示簇服务的用户集合,APm和用户k之间的信道建模表达式为:其中,βmk表示APm和用户k之间的大尺度衰落,hmk表示小尺度衰落向量,其元素独立同分布于均值为0、方差为1的复高斯分布系统CPU为个用户随机分配导频,用户k分得2的导频序列为其中,τ为导频长度且导频序列满足||φk||=1,表示M×N维的矩阵集合;基于最小均方误差准则,APm和用户k之间的估计信道为:服从分布其中,IN表示一个N×N的单位矩阵,ρp表示导频信号的归一化信H噪比,Ymk,p为APm接收到的所有用户发送的导频信号,Α表示矩阵Α的共轭转置,信道估计误差表达式为服从分布3.根据权利要求1所述的去蜂窝大规模MIMO系统上行联合接收方法,其特征在于,所述步骤1中还包括计算上行链路用户可达速率表达式,具体步骤如下:所有的用户同时发送数据给AP,定义用户k的数据符号为sk,期望满足APm接收到的信号矢量表达式为:其中,ρu表示数据信号的归一化信噪比,0≤ηk≤1,表示用户功率控制系数,wm,p表示加信高斯白噪声矩阵向量;所有未休眠的AP通过前传链路将接收信号传给CPU,CPU基于ZF接收机对接收信号解码;为用户k到其服务AP集合的复合估计信道矢量,具体表达式为2CN113014295A权利要求书2/4页其中,中所有用户的复合估计信道矩阵为计算其第m列即为APm对用户k的ZF线性接收矢量amk,CPU端接收到用户k的发送信号表达式为:其中,表示非簇服务的用户,表示预期信号,表示簇间干扰,表示估计误差造成的干扰,表示信道噪声造成的干扰;基于ZF接收机,用户k的上行SINR可表示为:其中,[amk]n表示amk的第n个元素,因此,用户k的各态历经上行可达速率表达式为:4.根据权利要求2所述的去蜂窝大规模MIMO系统上行联合接收方法,其特征在于,计算上行链路用户可达速率的近似闭式表达式,具体包括:根据公式(6),定义得到表达式:利用Jensen不等式,得到表达式:利用近似方法,得到表达式:3CN113014295A权利要求书3/4页其中,服从伽马分布Γ(1,αmk),得到表达式:将式(10)代入式(8)得到用户k的近似闭式速率表达式为:当即时,式(11)为上行链路用户可达速率的近似闭式表达式。5.根据权利要求1所述的去蜂窝大规模MIMO系统上行联合接收方法,其特征在于,所述的步骤3具体包括:步骤3.1:每个用户选择到大尺度衰落最大的AP作为其主服务AP,形成簇每个簇中只有一个AP,初始化簇用户集合步骤3.2:判断每个用户的主服务