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《mimo雙向中繼信道能量效率優(yōu)化算法研究》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、MIMO雙向中繼信道能量效率優(yōu)化算法研究#方力,邱玲**510152025(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子工程與信息科學(xué)系,合肥230027)摘要:本文研究了MIMO雙向中繼信道的能量效率優(yōu)化問題。首先考慮無功率約束下的能量效率優(yōu)化問題,采用嵌套優(yōu)化方法得到了最優(yōu)的功率分配。并在此基礎(chǔ)上求解有功率約束時的能量效率優(yōu)化問題,如果無功率約束時的最優(yōu)解在最大功率約束內(nèi),則它們即為有功率約束時的最優(yōu)解,否則通過確定一部分節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)發(fā)射功率,減小剩下節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率的優(yōu)化區(qū)間來求解該問題。仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所提優(yōu)化算法的有效性。關(guān)鍵詞:通信與信息系統(tǒng);MIMO雙向中繼;優(yōu)化;能
2、量效率中圖分類號:TN929.5Energyefficiencyoptimizationfortwo-wayMIMOrelaychannelsFangLi,QIULing(DepartmentofElectronicEngineeringandInformationScience,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230027)Abstract:Thispaperconsiderstheenergyefficiencyoptimizationforthetwo-wayMIMOrelaychannel.Co
3、nsideringtheunconstrainedenergyefficiencyoptimizationcasewithoutpowerconstraintsatfirst,theframeworkofnestedoptimizationisemployedtoobtaintheoptimalpowerallocations.Afterthat,theoptimalunconstrainedsolutionsareextendedtotheconstrainedcase.Iftheoptimalunconstrainedsolutionsfallwithin
4、themaximumpowerconstraints,thentheyaretheoptimalsolutionfortheconstrainedcase.Otherwise,weconfirmseveralnodes’optimalpowerandthenreducetherangeofthepoweroptimizationintervaltodrivetheconstrainedoptimalsolution.Simulationsarefinallyprovidedtoshowtheeffectivenessofouralgorithms.Keywor
5、ds:communicationandinformationsystems;MIMOTwo-wayrelaychannels;optimization;energyefficiency300引言隨著全球變暖問題和運(yùn)營商運(yùn)營成本問題的顯現(xiàn),能量效率(能效,EE)越來越受到關(guān)注,并成為一個新的系統(tǒng)性能優(yōu)化準(zhǔn)則。能效定義為系統(tǒng)容量除以系統(tǒng)總功耗。目前,基于能效的鏈路級自適應(yīng)技術(shù)研究受到了廣泛關(guān)注[1-3],根據(jù)不同的信道衰落情況和功耗模型,3540最大化能效。另一方面,雙向中繼信道(TWRC)是無線網(wǎng)絡(luò)中的一種新技術(shù),它是兩個源節(jié)點(diǎn)通過中繼節(jié)點(diǎn)的幫助進(jìn)行信息交互。
6、物理網(wǎng)絡(luò)編碼(PNC)是一種對TWRC有效也很有前景的技術(shù),將PNC應(yīng)用到TWRC中能將完成一次傳輸所需的時隙從原始方案的4個減少到2個[4]廣泛地研究[5,6]。當(dāng)前對于TWRC能效的研究很少,文獻(xiàn)[7]通過固定兩個源節(jié)點(diǎn)的傳輸速率,進(jìn)行了最基金項(xiàng)目:高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20133402110061)作者簡介:方力(1988-),男,碩士研究生,主要研究方向:中繼系統(tǒng)能效優(yōu)化算法通信聯(lián)系人:邱玲(1963-),女,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向:MIMO技術(shù)、中繼和協(xié)作通信、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、綠色通信、無線資源管理.E-mail:lqiu@ustc.ed
7、u.cn-1-,從而能顯著提高系統(tǒng)的頻效和能效。其容量界及以頻效為優(yōu)化目標(biāo)的功率分配等正在被小化功耗的研究,其優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)及其性質(zhì)與本文所研究的能效不同。同時,能效問題已在單向傳輸中被廣泛研究,如點(diǎn)對點(diǎn)信道[1,2],廣播信道[3],其基本思想是采用分?jǐn)?shù)優(yōu)化方法[8]455055在我們之前的研究[9]中,提出了一中單天線下TWRC中基于嵌套優(yōu)化的能效優(yōu)化算法,相比較于分?jǐn)?shù)優(yōu)化,使用嵌套優(yōu)化對最優(yōu)解的來源與結(jié)構(gòu)有更好的詮釋。但是,應(yīng)用到多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)時,容量表達(dá)式的改變導(dǎo)致在單天線下能得到的一些閉式表達(dá)不再能夠獲得,進(jìn)而無法直接使用其中的優(yōu)化
8、算法。因此,本文在此基礎(chǔ)上提出了一種M