低能耗雙向AF MIMO中繼系統(tǒng)收發(fā)處理研究.pdf

1、中繼技術可以提高通信系統(tǒng)的覆蓋范圍，增強數據傳輸的可靠性;多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術可以提供空間自由度，進而提供空間復用增益和分集增益，提高數據傳輸的速率和可靠性;因此將二者結合起來的MIMO中繼技術受到了學術界的廣泛關注和研究。由于雙向中繼相對于單向中繼可以提供更高的頻譜效率，因此最近雙向MIMO中繼系統(tǒng)收發(fā)處理成為了研究的熱點。目前學術界對于雙向放大轉發(fā)(Amplify

2、 and Forword，AF) MIMO中繼系統(tǒng)收發(fā)處理的研究主要集中在滿足功率約束的條件下最優(yōu)化系統(tǒng)的性能，包括最大化速率，最小化均方誤差(Mean Squared Error，MSE)等。然而隨著節(jié)能減排的理念逐漸成為世界各國的共識，盡量減少通信過程中的能量消耗已經成為通信系統(tǒng)的一大要求，為此本文研究低能耗的雙向AF MIMO中繼系統(tǒng)收發(fā)處理設計問題。
　　針對多用戶對雙向AF MIMO中繼系統(tǒng)，本文考慮通過聯(lián)合優(yōu)化設計用戶

3、預編碼矩陣、中繼預編碼矩陣和用戶接收矩陣，在滿足每個用戶接收信號MSE約束的條件下最小化所有用戶和中繼的總功率。由于所形成的優(yōu)化問題是非凸的，難以直接求解，因此本文首先將原問題分解為三個子問題:分別是固定用戶預編碼矩陣和中繼預編碼矩陣，優(yōu)化用戶接收矩陣，該問題比較容易求解;固定用戶預編碼矩陣和用戶接收矩陣，優(yōu)化中繼預編碼矩陣，該問題可以轉化為二次約束二次規(guī)劃(Quadratically Constrained Quadratic Pro

4、gramming，QCQP)問題;固定中繼預編碼矩陣和用戶接收矩陣，優(yōu)化用戶預編碼矩陣，該問題也可以轉化為QCQP問題。分別求解這三個子問題，在此基礎上本文提出了一種基于交替優(yōu)化的迭代算法來求解原問題。仿真結果表明本文所提算法是收斂的，并且可以有效地節(jié)省系統(tǒng)的功率消耗。
　　針對非對稱蜂窩雙向AF MIMO中繼系統(tǒng)，本文通過聯(lián)合優(yōu)化基站預編碼矩陣、中繼預編碼矩陣和基站接收矩陣來最小化基站和中繼總的功率消耗，條件是滿足基站和接收用戶

5、(Receive only User，RUE)接收信號的MSE約束。所形成的問題是非凸的，因此本文首先將原問題分解為三個子問題:固定基站預編碼矩陣和中繼預編碼矩陣，優(yōu)化基站接收矩陣，該問題可以比較容易解決;固定基站預編碼矩陣和基站接收矩陣，優(yōu)化中繼預編碼矩陣，該問題可以轉化為一個半定規(guī)劃(Semidef'nite Programming，SDP)問題;固定中繼預編碼矩陣和基站接收矩陣，優(yōu)化基站預編碼矩陣，該問題也可以轉化為一個SDP問題