下行链路云无线接入网络中基于平滑无约束近似的波束成形设计

众所周知，标准蜂窝网络中的数据速率受小区间干扰限制。该问题的一种有效解决方案是使用多小区协作思想。云无线接入网络作为 5G 及更先进网络中的候选方案，其协作通过连接至具有有限容量前传链路的简单远端射频头的中央处理器（CP）实现。本研究中，我们考虑下行链路场景，并旨在通过设计波束成形器来最小化总功耗。我们考虑 CP 中不可得完美信道状态信息的情况。原始问题包含带诸多约束的不连续项。我们提出一种新方法，将问题转化为平滑无约束形式，并通过梯度下降法求解。作为比较，我们考虑求解大量凸子问题的最优方法、一种已知的启发式搜索算法以及一些稀疏解技术。启发式搜索方法通过求解所有可能凸子问题的子集来求得解。稀疏技术采用某些范数近似（$\ell_0/\ell_1, \ell_0/\ell_2$）或凸近似以使目标函数更易处理。我们还推导了一个理论性能界，以在因计算复杂度而禁止运行最优方法时观察所提方法偏离最优方法的程度。详细仿真表明，所提方法的性能接近最优方法，且优于所分析的其他方法。