MU-MIMO系统能效与频谱效率折中分析及优化算法

“下行MU-MIMO系统能效与频谱效率折中效用分析，贾美平，张超，芮赟” 本文主要探讨的是在通信系统领域，尤其是针对下行多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中的能效与频谱效率之间的权衡问题。多用户多输入多输出技术是现代无线通信系统中提高频谱效率的关键手段之一，它通过在基站端使用多个天线向多个用户同时发送数据，从而显著提升了系统的容量。然而，这种技术在提升性能的同时，也会带来额外的能量消耗。 文章中，作者建立了一个系统效用函数，该函数能够量化并表达出MU-MIMO系统的能量效率（EE）与频谱效率（SE）之间的折中关系。能量效率通常被定义为系统提供的比特数与其消耗的功率之比，而频谱效率则表示单位频谱资源内传输的数据量。在实际操作中，这两者往往存在冲突：提高频谱效率可能需要增加发射功率，从而降低能效；反之，追求能效优化可能需要限制发射功率，这又可能牺牲部分频谱效率。 由于提出的效用函数是非凸的，因此不能直接求解最优解。为了解决这个问题，作者提出了一种迭代用户功率分配算法。该算法通过迭代调整各个用户的发射功率，以逐步优化系统整体的效用。此外，文章还介绍了一种传输模式选择方法，旨在在不同条件下最大化系统效用。 通过仿真结果，作者证明了所提算法能够有效地找到使系统效用最大化的功率分配策略，并且在不同的效用偏好参数下都能达到最优效果。这意味着，无论是优先考虑能效还是频谱效率，该方案都能提供有效的解决方案。 关键词涉及到通信系统的核心概念，包括频谱效率的优化、能效的提升、传输模式的选择以及功率分配策略。这些关键词反映了研究的重点，即如何在有限的资源下，通过智能的系统设计和优化方法，平衡并最大化通信系统的能效和频谱效率。 中图分类号TN914则将这篇论文归类在电信技术领域，文献标识码A表明这是一篇原创性科研论文，对学术界有着重要的参考价值。这篇文章为下行MU-MIMO系统的性能优化提供了理论依据和实用算法，对于推动通信技术的发展和未来5G及更高级别通信网络的设计具有重要意义。