基于能量效率的MU--MISO干扰信道分布式波束成形设计

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yyj1234567890
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着移动智能终端的普及与移动互联网业务的蓬勃发展,移动数据业务量呈爆炸式增长,用户对无线移动网络速率的要求也越来越高。多用户多天线技术能够能够极大地提高频谱效率和能量效率,是后4G移动通信系统的关键技术之一,同时多用户线性波束成形技术是实现多用户天线系统中复杂度较低的方法。而又由于体积和能耗等因素,基站多采用多天线,而终端采用单天线。在此场景下,由于下行链路用户之间存在耦合,且下行链路速率对用户体验影响更大,因此本文研究MU-MISO下行链路。此外,由于无线通信网络能量消耗的爆炸式增长,能量效率逐渐成为一个非常重要的技术指标。因此,本文主要研究MU-MISO干扰信道中基于能量效率的分布式波束成形设计。  本文主要研究了MU-MISO干扰信道中基于能量效率的波束成形设计问题。并提出了两种分布式算法。由于能量效率最大化问题的目标函数是分式形式,所以是一个非凸函数。  首先,分别介绍了半定松弛、D.C.规划、连续凸逼近、分式规划、WMMSE算法等常用的非凸优化方法。  在此数学基础之上,本文研究了单用户场景的问题,给出了该场景下的系统模型,接着针对解该场景问题对于该场景优化问题中含有秩1约束,首先利用半定松弛算法,舍弃秩1约束,求原问题的松弛解,然后通过引入辅助变量而展开成两凸函数之差(D.C.)的形式,然后对该D.C.函数的非凸部分使用连续凸逼近算法,使得整个目标函数为凸函数,通过求松弛问题的近似解,不断逼近原函数的最优解。最后给出迭代式求得原函数最优解的算法。  然后,将上述问题扩展到多用户的场景,提出了迭代求解多用户场景下基于能量效率的分布式波束成形设计算法。由于多用户之间存在耦合性,使得该场景比单用户场景问题复杂得多,但是其算法思路类似。首先对于目标函数中存在秩1约束,利用半定松弛算法丢弃秩1约束,而且在后文中证明了原问题最优解的秩就是1,所以可以无损的从最终解中解得原问题的最优解。对于半定松弛问题,也通过引入变量,将分式形式变换成两凸函数之差(D.C.)的形式,然后使用连续凸逼近算法对整个D.C.函数凸逼近,得到解耦后的一系列子问题,并且引入了干扰计价的概念。  最后对于多用户的场景,提出了第二种迭代求解多用户场景下能量效率最大化的波束成形设计的分布式算法。给出每次迭代求闭式解的解法,极大地降低了算法的时间复杂度。该算法分别运用分式规划,加权均方误差(MSE)和最小化问题与加权和速率问题的等价关系。该解法基于WMMSE算法,算法复杂度更低,而且可以得到相近的能量效率。该算法也是分布式算法,每个用户独立求解。
其他文献
学位
由于GaN优异的材料特性使GaN基HEMT走向实用化阶段。然而要将此技术推向更高耐压的的应用领域,以及更为恶劣的高温工作环境,器件的热可靠性及如何缓和击穿电压与导通电阻的矛
在高功率微波天线系统中,因为内壁光滑的半径渐变的多模馈源能够同时满足高功率容量和良好的辐射特性,所以被广泛的应用。本文以模式匹配理论为基础,编制了用来实现在模式变
为研究池塘工程化循环水养殖模式下投喂频率对大口黑鲈(Micropterus salmoides)生长、生理及肝脏生长激素基因(GH)、类胰岛素生长因子-I基因(IGF-I)相对表达丰度的影响,选用
以石油为燃料的传统汽车历经百余年的发展,使得化石能源、生态环境与人类之间的矛盾日趋严重,给社会造成了巨大的压力,而纯电动汽车可以很好的解决这类问题,发展电动汽车不仅
低成本飞行体姿态研究一直是国内外飞行体导航领域上的研究热点。现代飞行器上一般安装陀螺仪,但受各种限制陀螺仪不能适用各种情况,这促使人们去研究无陀螺飞行器的姿态测量
石墨烯是一种由单层六角元胞碳原子组成的蜂窝状二维晶体。“石墨烯(GNS)”是指层数N<10的石墨片,只有它才能表现出GNS的特别性能,而层数N>10的石墨片与石墨性质没有显著差异
盘基网柄菌(Dictyosteliumdiscoideum)是一种“土壤阿米巴”,以吞食细菌为生。在营养丰富条件下,以单细胞形式存在;一旦食物匮乏,单个细胞聚集成多细胞体,细胞历经细胞丘、蛞蝓体