本文關(guān)鍵詞：MIMO中繼系統(tǒng)中發(fā)送和接收預(yù)編碼矩陣的聯(lián)合優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： MIMO 雙向中繼 服務(wù)質(zhì)量 最小均方誤差 非再生中繼

【摘要】：在無線通信系統(tǒng)中,MIMO中繼作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),可以有效的增加系統(tǒng)容量和小區(qū)覆蓋能力。MIMO中繼根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議不同可以分為放大轉(zhuǎn)發(fā),譯碼轉(zhuǎn)發(fā),編碼協(xié)作,壓縮轉(zhuǎn)發(fā)等。其中,放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼由于其較低的復(fù)雜度和成本,被認(rèn)為是最具潛力的中繼轉(zhuǎn)發(fā)方式之一,近年來受到了廣泛的關(guān)注和研究。現(xiàn)有的對(duì)于放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼的研究主要是基于單向通信系統(tǒng),即信號(hào)從一端通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)到另一端,而實(shí)際的多天線中繼在多數(shù)情況下要應(yīng)用在雙向通信的場(chǎng)景中,也就是中繼需要同時(shí)接收基站和移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)然后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。所以基于該實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景,我們建立了雙向鏈路模型。另一方面,我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的文獻(xiàn)大多以功率作為約束條件,然后基于不同的準(zhǔn)則優(yōu)化,比如最小化均方誤差準(zhǔn)則,最大互信息準(zhǔn)則等,很少有將QoS作為約束考慮在內(nèi)的,由于QoS和用戶體驗(yàn)的直接相關(guān)性,本文將QoS作為約束條件,以MSE作為衡量QoS的標(biāo)準(zhǔn)。 本文建立了QoS約束下求最小系統(tǒng)發(fā)射功率的雙向鏈路模型,提出了一種三步迭代算法,將有五個(gè)矩陣變量的優(yōu)化問題分解為三個(gè)凸的子問題分別進(jìn)行求解,然后進(jìn)行循環(huán)迭代直至達(dá)到收斂。具體方法為第一步選擇合適的初始點(diǎn),根據(jù)該點(diǎn)優(yōu)化兩個(gè)接收矩陣為維納矩陣。第二步優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)矩陣,但由于該問題不是凸問題所以很難進(jìn)行求解,我們提出了一種方法通過利用克羅內(nèi)克積和舒爾補(bǔ)充(Schur complement)將其轉(zhuǎn)化為SDP問題,然后利用CVX工具包求解。第三步通過推導(dǎo)變換將原問題轉(zhuǎn)化為可以使用拉格朗日乘子法進(jìn)行求解的形式,再利用二分法解出兩個(gè)發(fā)送矩陣。通過以上步驟我們將原問題分解為了三個(gè)凸的子問題從而對(duì)五個(gè)矩陣進(jìn)行了一次迭代優(yōu)化,然后我們可以對(duì)以上步驟進(jìn)行多次迭代直至得到收斂解,由于每次迭代只會(huì)使目標(biāo)函數(shù)值保持或者減小而不會(huì)使該值增大,所以目標(biāo)函數(shù)最終必會(huì)達(dá)到收斂。 在仿真結(jié)果中可以看到,本算法具有很快的收斂速度,因此在實(shí)際應(yīng)用中只需要很少的迭代次數(shù)就可以獲得良好的性能,這也意味著本文所提的算法具有很低的復(fù)雜度和處理時(shí)延,這對(duì)于雙向鏈路MIMO中繼系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用是很重要的。另一方面我們對(duì)比了所提迭代算法和直接放大轉(zhuǎn)發(fā)算法、基于奇異值分解算法的性能,結(jié)果表明本文所提迭代算法的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于奇異值分解算法和直接放大轉(zhuǎn)發(fā)算法。并且我們還對(duì)比了不同中繼天線數(shù)量和不同發(fā)送／接收天線數(shù)量下的系統(tǒng)性能,結(jié)果表明當(dāng)天線數(shù)越多時(shí),收斂后所需的系統(tǒng)發(fā)送功率越低,也即性能就越好,這正體現(xiàn)了性能和算法復(fù)雜度之間的權(quán)衡,并且由于發(fā)送／接收天線對(duì)整體系統(tǒng)復(fù)雜度影響不大,一種較好的方法是可以簡(jiǎn)單的通過提高發(fā)送／接收天線個(gè)數(shù)來提高系統(tǒng)性能。
【關(guān)鍵詞】：MIMO 雙向中繼 服務(wù)質(zhì)量 最小均方誤差 非再生中繼
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 縮略語(yǔ)11-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 課題研究背景13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及本文研究意義14-18
• 1.3 論文主要內(nèi)容18-19
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)19-20
• 第二章 MIMO中繼系統(tǒng)20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 MIMO通信系統(tǒng)20-26
• 2.2.1 MIMO系統(tǒng)信號(hào)模型20-22
• 2.2.2 MIMO技術(shù)的研究方向22-23
• 2.2.3 MIMO在寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用23-26
• 2.3 中繼系統(tǒng)26-28
• 2.3.1 中繼系統(tǒng)概述26-27
• 2.3.2 中繼系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)27
• 2.3.3 中繼系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議27-28
• 2.4 向中繼28-29
• 2.5 小結(jié)29-30
• 第三章 QoS約束的雙向MIMO中繼30-50
• 3.1 引言30
• 3.2 雙向鏈路系統(tǒng)模型30-34
• 3.2.1 模型建立30-32
• 3.2.2 優(yōu)化問題建立32-33
• 3.2.3 等價(jià)問題33-34
• 3.3 優(yōu)化接收矩陣34-37
• 3.4 優(yōu)化中繼矩陣37-44
• 3.4.1 CVX工具集及其使用37-40
• 3.4.2 轉(zhuǎn)換為半正定規(guī)劃問題40-44
• 3.5 優(yōu)化發(fā)送矩陣44-49
• 3.5.1 拉格朗日乘子法及KKT條件44-46
• 3.5.2 拉格朗日乘子法求解46-49
• 3.6 小結(jié)49-50
• 第四章 迭代算法仿真及分析50-57
• 4.1 引言50-51
• 4.2 算法收斂速度51-53
• 4.3 與AF和SVD-AF算法的性能對(duì)比53-54
• 4.4 不同中繼轉(zhuǎn)發(fā)天線情況對(duì)比54-55
• 4.5 不同發(fā)送/接收天線情況對(duì)比55-56
• 4.6 小結(jié)56-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-60
• 5.1 全文總結(jié)57-58
• 5.2 工作與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-65
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄65

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 石光明;劉丹華;高大化;劉哲;林杰;王良君;;壓縮感知理論及其研究進(jìn)展[J];電子學(xué)報(bào);2009年05期

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本文編號(hào)：542329