最小最大优化:恒定模数MIMO波形设计用于主动感应

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"这篇研究论文聚焦于用于主动感应的恒定模数多输入多输出(MIMO)波形的最小最大(Minimax)设计。在MIMO系统的设计中,波形优化是一个关键环节,旨在抑制自相关和互相关。本文提出了一种针对实际波形长度和系统规模的联合优化方法,利用最小最大准则来优化恒定模数波形和不匹配(或匹配)接收滤波器。由于问题规模大(涉及超过105个单模复变量和107个非线性约束),这给波形设计带来了挑战。此外,该问题非凸、非光滑,现有的波形设计算法和标准优化工具无法有效处理。论文中开发了一种效率高的基于原始-对偶类型的算法,具有较低的每迭代复杂度,解决了这个问题。数值比较表明,基于最小最大设计的波形在性能上优于现有方法产生的波形。" 详细知识点说明: 1. **主动感应**:主动感应是一种通过发射信号并接收回波来探测和识别目标的技术,广泛应用于雷达、无线通信和传感器网络等领域。它依赖于精心设计的波形以获取最佳的目标信息。 2. **恒定模数波形**:恒定模数波形是指幅度始终保持恒定的信号,这种波形在MIMO系统中可以提供良好的抗干扰能力和功率效率。它们通常用于满足系统对功率约束和线性特性的需求。 3. **MIMO系统**:多输入多输出系统是现代通信和雷达技术中的核心概念,通过多个天线同时发送和接收信号,能显著提高系统的容量和性能。 4. **波形优化**:波形优化是设计MIMO系统的重要步骤,目的是找到能够最大限度地减少自相关和互相关、提高信噪比或者满足其他特定性能指标的信号波形。 5. **最小最大设计准则**(Minimax设计):这是一种优化策略,旨在最坏情况下最大化系统的性能。在本文的背景下,意味着要找到在所有可能的干扰或噪声条件下,性能最差但仍可接受的波形设计。 6. **非凸、非光滑优化问题**:这类问题的优化难度较高,因为没有全局最优解的简单路径,且函数可能包含尖锐的拐点,使得传统的优化算法难以收敛到全局最优。 7. **原始-对偶类型算法**:这种算法是解决优化问题的一种策略,通过同时更新原始问题和对偶问题的变量来逐步接近解。在处理大规模非凸、非光滑问题时,这种算法具有较好的性能。 8. **接收滤波器**:在MIMO系统中,接收滤波器用于从接收到的信号中提取有用信息,抑制噪声和干扰。与波形联合优化可以进一步提升系统性能。 9. **数值比较**:通过数值模拟或实验对比,作者证明了新提出的最小最大设计方法相对于现有方法的优势,表明了这种方法在实际应用中的潜力。 这篇论文介绍了一种新的方法来解决MIMO系统中复杂且规模庞大的波形优化问题,为主动感应系统的性能提升提供了新的途径。