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(shù)可以提高通信系統(tǒng)的覆蓋范圍，增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術(shù)可以提供空間自由度，進(jìn)而提供空間復(fù)用增益和分集增益，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃?因此將二者結(jié)合起來(lái)的MIMO中繼技術(shù)受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注和研究。由于雙向中繼相對(duì)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(diǎn)。目前學(xué)術(shù)界對(duì)于雙向放大轉(zhuǎn)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(guó)的共識(shí)，盡量減少通信過(guò)程中的能量消耗已經(jīng)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(shè)計(jì)問(wèn)題。
　　針對(duì)多用戶對(duì)雙向AF MIMO中繼系統(tǒng)，本文考慮通過(guò)聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)用戶

3、預(yù)編碼矩陣、中繼預(yù)編碼矩陣和用戶接收矩陣，在滿足每個(gè)用戶接收信號(hào)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(wèn)題是非凸的，難以直接求解，因此本文首先將原問(wèn)題分解為三個(gè)子問(wèn)題:分別是固定用戶預(yù)編碼矩陣和中繼預(yù)編碼矩陣，優(yōu)化用戶接收矩陣，該問(wèn)題比較容易求解;固定用戶預(yù)編碼矩陣和用戶接收矩陣，優(yōu)化中繼預(yù)編碼矩陣，該問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為二次約束二次規(guī)劃(Quadratically Constrained Quadratic Pro

4、gramming，QCQP)問(wèn)題;固定中繼預(yù)編碼矩陣和用戶接收矩陣，優(yōu)化用戶預(yù)編碼矩陣，該問(wèn)題也可以轉(zhuǎn)化為QCQP問(wèn)題。分別求解這三個(gè)子問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上本文提出了一種基于交替優(yōu)化的迭代算法來(lái)求解原問(wèn)題。仿真結(jié)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(duì)非對(duì)稱蜂窩雙向AF MIMO中繼系統(tǒng)，本文通過(guò)聯(lián)合優(yōu)化基站預(yù)編碼矩陣、中繼預(yù)編碼矩陣和基站接收矩陣來(lái)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(hào)的MSE約束。所形成的問(wèn)題是非凸的，因此本文首先將原問(wèn)題分解為三個(gè)子問(wèn)題:固定基站預(yù)編碼矩陣和中繼預(yù)編碼矩陣，優(yōu)化基站接收矩陣，該問(wèn)題可以比較容易解決;固定基站預(yù)編碼矩陣和基站接收矩陣，優(yōu)化中繼預(yù)編碼矩陣，該問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)半定規(guī)劃(Semidef'nite Programming，SDP)問(wèn)題;固定中繼預(yù)編碼矩陣和基站接收矩陣，優(yōu)化基站預(yù)編碼矩陣，該問(wèn)題也可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)SDP問(wèn)題