大规模阵列支持的多对全双工中继系统功率优化与效率分析

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本文档深入探讨了"Multipair Two-Way Full-Duplex Relaying with Massive Array and Power Allocation"这一主题,发表于2017年10月的IEEE Transactions on Vehicular Technology,卷66,第10期。研究关注的是一个多对多全双工中继网络,其中多个全双工用户通过共享一个大规模天线阵列的中继站进行信息交换。每个用户拥有一个共享天线,而中继站则配备了M个共享天线。 在这个系统中,采用的是放大转发(Amplify-and-Forward, AF)协议,同时利用最大比合并(Maximal Ratio Combining, MRC)或零对于准空间分集接收/发送(Zero Forcing Reception/Transmission, ZF-Rx/Tx)技术来进行信号处理。当中继站的天线数量趋向于无限大或者足够多时,作者针对这种情况进行了深入分析。 研究的核心内容包括在无限或大量天线阵列下,推导中继站的极限发射功率以及在不同策略下的谱效(spectral efficiency)。特别地,当考虑用户总发射功率约束时,论文探讨了如何最优地分配用户的发射功率,以最大化整个系统的谱效。通过大量的模拟实验,作者验证了这些理论结果在大规模天线阵列环境中的有效性,并展示了其逼近实际性能的优越性。 这项研究对于无线通信系统设计具有重要意义,尤其是在全双工技术日益受到重视的背景下,大规模天线阵列的应用能够显著提升多对多通信的效率和可靠性。它为未来无线网络优化设计提供了理论依据,有助于实现更高效的频谱利用率和能量管理。