基于成对用户大规模MIMO两跳中继系统的最优能效设计

合集下载

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ａｎｄａｕｎｉｑｕｅｇｌｏｂａｌｌｙｏｐｔｉｍａｌｎｔａｅｎｎａｎｕｍｂｅｒａｔｒｅｌａｙａｒｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｓｅｐａｒａｔｅｌｙｂｙｅｘｐｌｏｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＥＥｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｒｎｓａｍｉｔｐｏｗｅｒｖｅｃｔｏｒ，ｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｒａｆｃｔｉｏｎａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｉｓｉｆｒｓｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｏａｎｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅｏｒｆｍｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒａｆｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ．Ｔｈｅｎ，ａｌｏｗ－ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｉｔｅｒａｔｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｔｈｅｃｌｏｓｅｄ — ｆｏｒｍｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｄｅｄｕｃｅｄ．Ｒｅｇｒｄａｉｎｇｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｎｕｍｂｅｒｏｆｒｅｌａｙｎｔａｅｎｎａｓ，ａｃｌｏｓｅｄ－ｆｏｒｍｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓａｌｓｏａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｕｓｅｏｆｔｈｅＬａｍｂｅｒｔＷｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｎｕｍｅｒｉｃｌａ
第３９卷第１期
２０１７年１月
电
子
与
信
息
学
报
Ｖｂ１．３９Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１７
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎａｌｙｔｉｃａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｖｏｌｖｅｄＥＥｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｄｅｒｉｖｅｄｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｔｐｏｗｅｒａｔｔｈｅｕｓｅｒｓａｎｄｔｈｅ
ｒｅｌａｙ，ａｎｄｔｈｅａｎｔｅｎｎａｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｅｒｅｌａｙ，ｗｈｅｎｔｈｅＭａｘｉｍｕｍＲａｔｉｏＣｏｍｂｉｎｉｎｇＭａｘｉｍｕｍａｔＲｉｏＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ＯｐｔｉｍａｌＥｎｅｒｇｙ－－ｅｉｃｆｉｅｎｔＤｅｓｉｇｎｆｏｒＴｗｏ－－ｈｏｐＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯＲｅｌａｙｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈＭｕｌｔｉ－ｐａｉｒＵｓｅｒｓ
出的最优天线数闭合解的精确性。
关键词：大规模多输入多输出；两跳中继；能效；发射功率；天线数
中图分类号：ＴＮ９２
ＤＯＩ：１０．１１９９９／ＪＥＩＴ１６０２４５
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９ — ５８９６（２０１７）０１ — ０Ｏ０１ — ０８
（ＭＲＣ／ＭＲＴ）ｐｒｅｃｏｄｉｎｇｉｓａｄｏｐｔｅｄａｔｔｈｅｒｅｌａｙ．Ｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅｓｏｆａｕｎｉｑｕｅｇｌｏｂａｌｌｙｏｐｔｉｍａｌｔｒａｎｓｍｉｔｐｏｗｅｒｖｅｃｔｏｒ
基于成对用户大规模ＭＩＭＯ两跳中继系统的最优能效设计
王毅
摘林ຫໍສະໝຸດ 艳黄永明李春国
南京
杨绿溪
（东南大学信息科学与工程学院
２１００９６）
要：该文针对成对用户大规模ＭＩＭ０中继系统，研究了最优能效准则下的系统参数设计。在中继采用最大比合
并／最大比发射（ＭＲＣ／ＭＲＴ）￣编码方案下，借助于大数定律，推导出能效函数关于用户发射功率、中继发射功率
和中继天线数的解析表达式。根据能效函数性质，分别证明了全局最优发射向量和最优天线数的存在性和唯一性。为了求解最优发射功率，利用分数规划，将原优化问题转换为等价的减法形式，进而提出一种新的低复杂度迭代优化算法，并求得最优发射功率的闭合解。对于最优天线数，则利用ＬａｍｂｅｒｔＷ函数，得到了能效最大时的最优天线数闭合解。通过数值仿真，验证了所提功率优化算法以极少迭代次数取得了接近最优算法的性能，并验证了所给
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｏｐｔｉｍａｌｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎｍａｘｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅＥｎｅｒｙｇＥｉｆｃｉｅｎｃｙ（ＥＥ）ｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｆｏｒｔｈｅｍｕｌｔｉ — ｐａｉｒｍａｓｓｉｖｅＭｕｌｔｉｐｌｅ－ＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ（ＭＩＭＯ）ｒｅｌａｙｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｂｙｖｉｒｔｕｅｏｆｔｈｅｌａｗｏｆｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｓ，ａｌｌ
ＷＡＮＧＹｉＬＩＮＹａｎＨＵＡＮＧＹｏｎｇｍｉｎｇＬＩＣｈｕｎｇｕｏＹＡＮＧＬｕｘｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）