能量效率最优的毫米波MIMO系统混合预编码算法研究

发布时间：2017-07-26 06:21

  本文关键词：能量效率最优的毫米波MIMO系统混合预编码算法研究

  更多相关文章： 毫米波MIMO系统 混合预编码 能量效率 稀疏逼近 离散簇信道模型

【摘要】：毫米波通信技术被认为是未来无线通信系统的关键技术之一而被广泛关注和研究,本学位论文针对毫米波MIMO系统研究了能量效率最优的毫米波混合预编码优化问题,全文研究内容概括如下：第二章研究了最大化毫米波MIMO系统能量效率的混合预编码优化问题。首先,假设接收端能完美处理接收信号,从而将问题简化为最大化发射端能效的混合预编码问题。然后,证明了混合预编码优化问题可以转化为欧氏距离最小化问题,并进一步等价为稀疏信号重构问题。数值结果表明,本章提出的混合预编码算法可以得到近似最优的能效性能,而且在高发射功率区域,能效最优混合预编码算法在能效性能上远远优于和速率最优混合预编码算法。第三章在第二章得到混合预编码矩阵的基础上,研究了MMSE混合接收处理优化问题。首先,证明了混合接收处理优化问题可以等价为带权重稀疏信号重构问题,并提出了基于不同稀疏逼近算法的混合接收处理算法。然后,给出了更加有效的收发端预编码设计顺序。数值结果表明,本章提出的基于不同稀疏逼近算法的接收混合处理算法均可以得到近似最优的系统性能,且基于正交匹配追踪算法的混合接收处理算法性能最好。第四章针对毫米波MIMO干扰系统,研究了平均能量效率最优的混合预编码优化问题。首先,利用变量替换将原多元优化问题等价为单一预编码优化问题,通过求解得到能效最优的单一发送预编码。然后,将混合预编码优化问题等价为稀疏信号重构问题,并提出基于不同的稀疏逼近算法的混合预编码优化算法。数值结果表明,能效最优预编码算法可以得到更好的能效性能,且针对毫米波MIMO干扰系统,基于不同稀疏逼近算法的混合预编码算法都可以得到近似最优的能效性能。第五章针对多小区多用户毫米波MIMO系统,不仅考虑了小区间干扰而且考虑了小区内干扰,研究了小区能效加权和最大的混合预编码优化问题。首先,通过求解小区能效加权和最优的单一预编码优化问题得到能效最优的单一发送预编码。然后,将混合预编码优化问题转化为联合稀疏信号重构问题,并提出基于联合稀疏逼近的混合预编码算法。数值结果表明,能效最优的多小区多用户预编码算法能有效地提高系统的能效值,且基于联合稀疏逼近的混合预编码算法能有效地逼近最优预编码的能效性能。
【关键词】：毫米波MIMO系统 混合预编码 能量效率 稀疏逼近 离散簇信道模型
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第1章 绪论14-26
• 1.1 论文研究背景14-15
• 1.2 毫米波MIMO系统及其预编码技术15-24
• 1.2.1 毫米波MIMO系统15-20
• 1.2.2 毫米波MIMO系统预编码技术20-24
• 1.3 论文的研究内容及结构安排24-26
• 第2章 能效最优的毫米波MIMO系统混合预编码算法研究26-44
• 2.1 引言26
• 2.2 系统模型26-28
• 2.2.1 毫米波MIMO系统模型26-28
• 2.2.2 能耗模型28
• 2.3 毫米波混合预编码优化问题28-30
• 2.3.1 收发端联合优化问题28-29
• 2.3.2 发射端预编码优化问题29-30
• 2.4 问题的分析与求解30-38
• 2.4.1 单一预编码优化问题30-34
• 2.4.2 等价的混合预编码优化问题34-38
• 2.5 数值结果及分析38-43
• 2.5.1 参数设定38
• 2.5.2 仿真结果分析38-43
• 2.6 本章小结43-44
• 第3章 毫米波MIMO预编码系统MMSE混合接收算法研究44-54
• 3.1 引言44
• 3.2 毫米波混合接收处理优化问题44-45
• 3.3 问题的分析与求解45-50
• 3.3.1 最优MMSE接收矩阵45
• 3.3.2 等价的混合接收处理优化问题45-47
• 3.3.3 基于不同稀疏逼近算法的混合接收处理迭代算法47-50
• 3.4 更有效的收发端处理设计顺序50-51
• 3.5 数值结果及分析51-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第4章 能效最优的毫米波MIMO干扰系统混合预编码算法研究54-70
• 4.1 引言54-55
• 4.2 系统模型55-56
• 4.3 毫米波MIMO干扰系统的混合预编码优化问题56
• 4.4 问题的分析与求解56-64
• 4.4.1 单一预编码优化问题57-61
• 4.4.2 等价的混合预编码优化问题61-64
• 4.5 数值结果及分析64-69
• 4.6 本章小结69-70
• 第5章 能效最优的多小区多用户毫米波MIMO系统混合预编码算法研究70-86
• 5.1 引言70
• 5.2 系统模型70-72
• 5.3 多小区多用户毫米波混合预编码优化问题72
• 5.4 问题的分析与求解72-80
• 5.4.1 单一预编码优化问题73-78
• 5.4.2 等价的混合预编码优化问题78-80
• 5.5 数值结果及分析80-84
• 5.6 本章小结84-86
• 第6章 总结与展望86-88
• 附录A88-90
• 参考文献90-96
• 致谢96-98
• 硕士期间的研究成果与参与的项目98

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本文编号：575070