非再生MIMO中继系统：MMSE源预编码与线性中继联合设计

"本文主要探讨了非再生多输入多输出（MIMO）中继系统中的联合源和线性中继预编码器设计，利用最小均方误差（MMSE）准则来提升系统的通信性能。作者提出了一种新颖的非迭代方法，通过分解误差协方差矩阵，将原本复杂的问题简化为两个独立的优化问题，并给出了一种只需源端和目标端局部信道状态信息（CSI）的封闭形式解。实验结果表明，该方法比线性方案有显著优势，并且与基于全局CSI的非线性方案相比，表现出了竞争力。" 在非再生MIMO中继系统中，传统的通信策略往往受到中继节点无法再生信号的限制，这导致了效率的下降和通信质量的降低。为了解决这一问题，本文提出了一个创新的联合设计策略，即基于MMSE准则的Tomlinson-Harashima源编码器和线性中继预编码器的联合设计。Tomlinson-Harashima编码是一种非线性处理技术，能够有效地改善信号质量和抗干扰能力。 MMSE准则是一种优化工具，用于最小化接收端的均方误差，以提高信号恢复的准确性。在非再生MIMO中继系统中，MMSE准则的应用可以更有效地利用有限的信道信息，尤其是在只有局部CSI的情况下。文章通过分解误差协方差矩阵，将原本复杂度高的联合设计问题转化为两个可独立解决的优化问题。这一分解策略降低了计算复杂性，使得在实际系统中实现成为可能。 文章提供的封闭形式解是解决这两个优化问题的关键，它允许在不依赖全局CSI的情况下进行源和中继的编码和预编码。这意味着系统可以在不增加过多开销的情况下实现性能提升，这对于实时通信系统尤其重要。 性能评估部分展示了所提方案相对于线性方案的显著优势。线性方案虽然简单，但往往牺牲了部分性能。相比之下，基于MMSE的非线性设计在保持较低复杂度的同时，能显著提高误码率性能和数据传输速率。此外，即使与那些需要全局CSI的非线性方案相比，该方法也展现出了良好的竞争性能。这表明，即使在信道信息不完全的情况下，提出的方案也能提供接近最优的通信性能。 这项工作为非再生MIMO中继系统的通信效率提升提供了一种新的视角，其设计策略结合了非线性处理和MMSE准则，以优化源端和中继端的编码与预编码。这种方法不仅在理论上有重要价值，而且对实际通信系统的设计与优化具有实际指导意义。