MU-MIMO WMMSE 波束成形算法的无矩阵求逆实现
信号处理
2023-02-15 v1
摘要
WMMSE 波束成形算法是解决 NP-难加权求和速率（WSR）最大化波束成形问题的一种流行方法。尽管它能高效找到局部最优解，但其需要矩阵求逆、特征分解与二分搜索，这些操作对实时实现而言存在问题。在我们之前的工作中，我们考虑了 MU-MISO 情形，并通过采用一阶方法有效替代了此类操作。此处我们考虑更一般且更具挑战性的 MU-MIMO 情形。我们早前的方法不能推广到该场景，也无法用于替代 MU-MIMO 情形中出现的所有难以并行化的操作。因此，我们提议利用 Hu 等人给出的辅助 WMMSE 函数重构。通过应用梯度下降与 Schulz 迭代，我们构造了首个适用于 MU-MIMO 情形、无矩阵求逆及其他串行操作的 WMMSE 算法变体，从而适于实时实现与深度展开。从理论角度看，我们确立了其收敛到 WSR 最大化问题的驻点。从实践角度看，我们表明在基于深度展开的实现中，无矩阵求逆 WMMSE 算法在固定迭代次数内达到与截断至相同迭代次数的原始 WMMSE 算法相当的 WSR，但在并行性与实时执行方面具有显著实现优势。
引用
@article{arxiv.2205.08877,
title = {A matrix-inverse-free implementation of the MU-MIMO WMMSE beamforming algorithm},
author = {Lissy Pellaco and Joakim Jaldén},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.08877},
year = {2023}
}