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首页MIMO系统下RCI预编码的高效功率分配优化
本文主要探讨了2016年针对多天线基站与多单天线用户通信的多输入多输出(MIMO)系统下行链路中的优化问题。焦点在于在基站采用正则化信道求逆预编码(RCI)技术的背景下,设计一种新型高效的功率分配策略来最大化系统速率。RCI技术由Peel等人提出,它是一种常用的无线通信预编码技术,旨在改善多用户系统的性能。 由于所研究的问题涉及到的是一个高度非线性和非凸的优化问题,传统的处理方法可能面临困难。然而,作者通过深入分析问题特性,创新性地提出了一种在多用户MIMO下行链路中简单而有效的功率分配方法。这种方法的目标是克服非线性影响,寻求功率分配的最优解,使得信号能在多径衰落环境中得到最佳利用,从而提升整体系统的通信效率。 论文比较了作者的新方法与传统的平均功率分配的RCI技术和迫零技术。通过对数值仿真的结果进行分析,结果显示,作者提出的功率分配方案在最大化速率和系统性能上表现优于现有的技术,这证明了新策略的有效性和实用性。 关键词包括MIMO(多输入多输出)、功率分配、RCI预编码以及迫零技术,这些都是论文的核心研究内容。此外,文章还提到了国际IT传媒品牌基金项目支持,以及三位作者的学术背景,分别在MIMO系统、最优化理论及其应用等领域有深入研究。 这篇论文不仅提供了在复杂无线通信环境下的优化解决方案,也为多天线通信系统的未来设计和发展提供了有价值的参考。通过对比实验验证,读者可以了解到在实际工程中,合理的功率分配策略对于提升MIMO系统性能的重要性。
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2016 年 软 件 2016, Vol. 37, No. 8
第 37 卷 第 8 期
COMPUTER ENGINEERING & SOFTWARE
国际 IT 传媒品牌
基金项目:
中国国家自然科学基金(11671052, 11471052, 61375066)。
作者简介:
肖世杰(1993年
),男,硕士研究生,主要研究:MIMO系统,非线性最优化。袁健华,副教授,主要研究方向:最优化理
论及其应用,MIMO系统。艾文宝,教授,主要研究方向:最优化理论及其应用,MIMO系统。
正则化信道求逆预编码下的 MIMO
功率分配设计
肖世杰,袁健华,艾文宝
(北京邮电大学,北京市 100876)
摘 要: 本文考虑的是多天线的基站与多个单天线用户通信的多用户多输入多输出(MIMO)系统下行链路,主
要研究问题是在该系统中的极大化和速率的优化问题。当基站采用的是 Peel 等人提出的正则化信道求逆预编码(RCI)
技术的情况下,本文致力于寻找一种新的有效的功率分配策略来求解极大化和速率的优化问题。尽管该优化问题是一
个高度非线性的非凸问题,但是本文基于合理地分析,在此基础上提出了一种在多用户 MIMO 下行链路中简单有效的
功率分配方法。数值仿真结果显示相比于传统功率平均分配的 RCI 技术和迫零技术,本文提出的的功率分配方案的和
速率显示出了更好的效果。
关键词: MIMO;功率分配;RCI 预编码;迫零技术
中图分类号: TN925+.3 文献标识码: A DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2016.08.001
本文著录格式:肖世杰,袁健华,艾文宝. 正则化信道求逆预编码下的 MIMO 功率分配设计. 软件,2016,37(8):0104
A Power Allocation Scheme in Multiuser MIMO Downlink
with Regularized Channel Inversion Precoding
XIAO Shi-jie, YUAN Jian-hua, AI Wen-bao
(Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China)
【Abstract】: In this paper, an optimization problem for the sum rate maximization in multiuser multiple-input multi-
ple-output (MIMO) downlink systems where a single base station equipped with multiple antennas communicates with
multiple users each with a single antenna is investigated. With the regularized channel inversion (RCI) technique as the
precoding strategy at the base station, we focus on finding a new and efficient power allocation strategy to maximize the
sum rate. Although this programming problem is non-convex and highly nonlinear, based on analyzing reasonably, a
simple and efficient method is proposed for the power allocation of the multiuser MIMO downlink. Simulation results
show that the proposed scheme achieves better performance compared with the classical regularized channel inversion
and Zero-forcing beamforming.
【Key words】: MIMO; Power allocation; RCI precoding; Zero-forcing beamforming
0 引言
由于多输入多输出(MIMO,Multiple-Input
Multiple-Output)技术在提升信道容量和安全性上具
有十分巨大的潜力
[1-4]
,所以它成为了当今如 IEEE
802.11、4G LTE 等无线标准的不可缺少的组成部分。
在多用户 MIMO 传播信道系统中,脏纸编码(DPC,
Dirty Paper Coding)
[5-6]
技术是实现信道容量的最自
然的选择,然而实现这一类非线性预编码技技术在
实际操作中的计算代价确是十分高的。因而,利用
线性预编码来最大化 MIMO 下行链路的和速率吸引
了许多研究者的兴趣。
这些年的研究已经提出了一系列的预编码技
术。迫零技术(ZFBF,Zero-Forcing Beamforming)
[4]
是 MIMO 下行链路中最常见的线性预编码技术。虽
然该技术实现较容易,但达到的传输速率并不十分
可观。因此在 2005 年,Peel 等人提出了一种正则化
信道求逆(RCI,Regularized Channel Inversion)
[7-8]
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