维搜索法确定
[0044] 步骤303、利用统计信道状态信息内层迭代更新虚拟上行链路功率分配向量；
[0045] 具体可行实施方法包括如下步骤：
[0046] 根据当前外层迭代的功率消耗因子α (n)初始化虚拟上行链路功率分配向量q (m)， 其中，m表示内层迭代次数，初始值m = 0 ;
[0047] 根据当前内层迭代的虚拟上行链路功率分配向量qW计算
[0049] 得到#>=[^('...,4^，其中，?14表示单基站与协作用户1^之间的归一化空间相 关矩阵；
[0050] 根据当前外层迭代的功率消耗因子a w利用广义注水算法更新虚拟上行链路功 率分配向量，即
[0052] 或者，
，搜索最佳水位线f满足功率约束 条件
?得到更新后的虚拟上行链路功率分配向量q (m+1)，其中，
[0053] 判断是否停止内层迭代，若
，则将所述虚拟上行链路功率分配 向量q W作为当前外层迭代的虚拟上行链路功率分配向量q ，否则返回执行根据当前内 层迭代的虚拟上行链路功率分配向量计算e，其中ζ是一个预设阈值。
[0054] 步骤303也可以理解为若外层迭代次数η = 0时，则根据当前外层迭代的功率消 耗因子
?利用统计信道状态信息内层迭代更新虚拟上行链路功率分配 向量，获得当前外层迭代的虚拟上行链路功率分配向量，记为
；否则根 据当前外层迭代的功率消耗因子利用统计信道状态信息内层迭代更新虚拟上 行链路功率分配向量，获得当前外层迭代的虚拟上行链路功率分配向量，记为
3
[0055] 步骤304、计算能效优化目标值，并且利用区间消去法缩短搜索区间；
[0056] 具体可以是若外层迭代次数η = 0时，则根据当前外层迭代的功率消耗因子
和当前外层迭代的虚拟上行链路功率分配向量
计算当前外层迭代的能效优化目标值，记为
否则根据当前 外层迭代的功率消耗因子
和当前外层迭代的虚拟上行链路功率分配向量
?计算当前外层迭代的能效优化目标值，记为 ，其中，能效优化目 标值的计算公式为
[0058] 利用区间消去法缩短搜索区间，若?? ? J视("}_，则
[0059] 步骤305、判断是否满足外层迭代停止条件，若
'，则执行步骤306， 否则返回执行步骤302;
[0060] 步骤306、将或者作为优化的虚拟上行链路功率分配向量0-。
[0061] 又例如，步骤203的具体可行实施方法包括如下步骤：
[0062] 根据优化的虚拟上行链路功率分配向量q#利用上下行链路对偶性处理上下行链 路功率分配的转换问题，g卩P= (A°) 1I,获得优化的下行链路功率分配向量p'其中，1表示 所有元素都为1的K维列向量，
[0064]令 e' = [e' ！，…，e' K]T，e' "= [e' ！，"，…，e' K，JT，则 e' = (Ik-J) V， e ' m= (I K_J) Vm，
[0066] 再例如，步骤205的具体可行实施方法包括如下步骤：
[0067] 具体可以是根据优化的虚拟上行链路功率分配向量q#利用瞬时信道状态信息计 算下行链路波束成形向量，获得优化的下行链路波束成形向量W'其中，计算公式如下：
[0069] 需要注意的是，现有技术提出的单基站多用户MMO能效波束成形方法是利用瞬 时信道状态信息同时更新下行链路功率分配向量和下行链路波束成形向量，其一次更新的 持续时间间隔为τ。然而，本文提出的一种利用统计信道状态信息的高能效大规模MIMO波 束成形方法是单基站利用统计信道状态信息更新下行链路功率分配向量以及利用瞬时信 道状态信息更新下行链路波束成形向量，其下行链路功率分配向量一次更新的持续时间间 隔为Τ，下行链路波束成形向量一次更新的持续时间间隔为τ，其中T >> τ。也可以理解 为，在持续时间间隔T内，本文所提的方法仅需要更新一次下行链路功率分配向量，而现有 技术需要更新T/ τ次下行链路功率分配向量，即说明本文所提方法可以明显降低下行链 路功率分配向量的更新频率，从而进一步降低计算复杂度。
[0070] 下面将通过MATLAB仿真验证本发明提出的一种利用统计信道状态信息的高能效 大规模MMO波束成形方法的性能。
[0071] 仿真环境参数设置如下，单基站服务的用户数目为Κ，基站节点配置N根发射 天线，用户节点配置单根接收天线。小区覆盖半径为500m，用户随机分布并且与基站之 间的距离至少35"。采用3GPP中的郊区非视距场景下的平坦衰落模型，其中路径损耗为 381og1Q(d)+34. 5,阴影衰落服从零均值标准偏差8dB的对数正态分布，以及小尺度衰落系 数服从零均值单位方差的复高斯随机分布。单根天线固定的电路级功率消耗SPe=30dBm， 单基站维持正常工作的基础功率消耗为P。= 40dBm，以及单基站最大限度发射功率为P。信 号带宽W = 10MHz，用户接收端噪声系数为9dB，基站功率放大器的低效率征= 1:，:以及用户 速率加权因子设为尽=1，VA。同时，现有技术中有一种联合波束成形与功率控制的方法，其 波束成形采用最大比传输（maximum ratio transmission，MRT)技术，功率控制采用平均分 配策略，将此方法相应的用户信干噪比作为用户目标信干噪比心Vfc。
[0072] 图4是本发明中单基站利用统计信道状态信息处理虚拟上行链路功率分配优化 问题其过程中能效优化目标值与功率消耗因子的关系曲线图，根据不同的功率消耗因子 a e [0，1]利用统计信道状态信息迭代更新虚拟上行链路功率分配向量，从而得到相应的 虚拟上行链路功率分配向量并且计算其能效优化目标值，其中，小区用户数目K = 2,基站 发射天线数目N= 16。图中（a)、（b)、（c)、（d)分别是单基站最大限度发射功率P = 26dBm， P = 34dBm，P = 42dBm，P = 46dBm时在四次随机信道实现（H1，H2，H3，H4)下的能效优化目 标值与功率消耗因子的关系曲线图。仿真结果表明，当最大限度发射功率区域为26dBm< P < 42dBm时，最大能效优化目标值对应的最佳功率消耗因子Cti= 1，也就意味着充分利用 传输功率/> = 当最大限度发射功率区域为42dBm < P < 46dBm时，能效优化目标值 与功率消耗因子（〇< a < 1)呈现先增加后减小的关系。这样，存在一个最佳功率消耗因 子OS 1使得能效优化目标值最大，因此可以采用一维搜索法找到α %继而获得优 化的虚拟上行链路功率分配向量。
[0073] 图5是本发明所提方法的系统能效性能与单基站发射天线数目的关系曲线图，其 中，小区用户数目K = 4,单基站最大限度发射功率P = 46dBm。图中"瞬时CSI"曲线是 指采用现有技术中的利用瞬时信道状态信息的单基站多用户Mnro能效波束成形方法，在 1000次随机信道实现下的平均系统能效性能与单基站发射天线数目的关系曲线；图中"统 计CSI"曲线是指采用本发明提出的一种利用统计信道状态信息的高能效大规模MIMO波束 成形方法，在1000次随机信道实现下的平均系统能效性能与单基站发射天线数目的关系 曲线；图中"百分比"曲线是指"统计CSI"和"瞬时CSI"两者平均系统能