多天線中繼多用戶下行傳輸算法研究.pdf

1、隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多高速率要求的應(yīng)用與服務(wù)出現(xiàn)并刺激著無線通信服務(wù)速率的增長。除了多天線技術(shù)、調(diào)制解調(diào)、編碼解碼、干擾相消等技術(shù)的采用，無線中繼也作為一個(gè)重要的手段用以增加用戶覆蓋并提高信道容量。作為基站以外的一種通信協(xié)助設(shè)備，中繼具有接受、處理并轉(zhuǎn)發(fā)基站信號(hào)至盲區(qū)用戶的能力，同時(shí)避免了直連光纜的鋪設(shè)從而大幅度節(jié)約成本。
　　 多天線中繼的研究面臨若干問題。在如今帶寬資源日益緊張的環(huán)境下，大幅度增加發(fā)送功率成為無線通信

2、中提高信道容量的主要手段。而為了追求高信道容量采用過量的發(fā)送功率，往往導(dǎo)致系統(tǒng)整體的能量效率偏低。因此為了保證信道容量和覆蓋并提高能量效率，多天線中繼被引入。同時(shí)在近年來基站與中繼天線數(shù)量增加和用戶數(shù)量增加的背景下，無線信道狀態(tài)信息矩陣變得愈發(fā)龐大，因而基站與中繼對瞬時(shí)波束成形和處理矩陣的設(shè)計(jì)計(jì)算量也越來越大。在此情況下減小計(jì)算強(qiáng)度并設(shè)計(jì)快速算法也就顯得很有必要。本文針對單小區(qū)中繼網(wǎng)絡(luò)模型的基站與中繼發(fā)送設(shè)計(jì)，從能量效率優(yōu)化和快速算法兩

3、個(gè)角度去進(jìn)行研究。
　　 單小區(qū)中繼網(wǎng)絡(luò)模型下的能量效率優(yōu)化問題:我們針對下行鏈路的能量效率優(yōu)化問題，提出兩種放大—轉(zhuǎn)發(fā)中繼處理矩陣設(shè)計(jì)方案。兩種方案具有不同的復(fù)雜度與能量效率性能。能量效率優(yōu)化問題目標(biāo)函數(shù)采用分?jǐn)?shù)優(yōu)化求解。我們在文章中推導(dǎo)了同樣約束條件下的發(fā)送功率最小化問題作為比較。之后，我們將單小區(qū)多天線中繼問題下的能量效率優(yōu)化，通過引入服從復(fù)高斯分布隨機(jī)變量的估計(jì)誤差，拓展至信道狀態(tài)信息非完整的情況。通過仿真觀察在信道估計(jì)

4、誤差程度不同時(shí)，系統(tǒng)的能量效率性能變化。
　　 單小區(qū)多天線中繼模型最小信干噪比最大化問題的快速算法:本文討論兩種情形，即多點(diǎn)—中繼—多點(diǎn)的用戶間模型和基站—中繼—用戶的下行廣播模型。前者我們采用信源功率分配，后者我們采用波束成形，并均在中繼采用線性放大方案以優(yōu)化最小信干噪比。我們引入基于非負(fù)矩陣?yán)碚摰牡桨?，將系統(tǒng)最小信干噪比轉(zhuǎn)換為條件特征問題，并通過迭代求解。對于基站—中繼—用戶模型的發(fā)送波束成形問題，我們通過中繼廣播信道