基于 Tomlinson-Harashima 预编码的多用户毫米波系统 MIMO 辅助非线性混合收发机设计
信息论
2020-08-14 v1 信号处理
math.IT
摘要
为毫米波（mmWave）系统设计的混合模拟-数字（A/D）收发机因其相比全数字方案成本更低、能耗适中而受到大量研究关注。我们通过为多用户多输入多输出（MIMO）毫米波系统下行链路构思一种基于 Tomlinson-Harashima 预编码（THP）的非线性联合设计，进一步提升了其性能。我们的优化准则是：在信道不确定条件下，受实际发射功率约束以及作用于射频域波束赋形（BF）运算的模拟波束赋形矩阵元素所施加的单位模约束，最小化系统的均方误差（MSE）。我们将该优化问题转化为更易处理的形式，并开发了基于高效块坐标下降（BCD）的算法来求解它。随后，提出了一种新颖的双时间尺度非线性联合混合收发机设计算法，可视为 BCD 联合设计算法的扩展，用于降低信道状态信息（CSI）信令开销与过时 CSI 的影响。此外，我们基于 MSE 下界确定了 THP 结构近乎最优的消除顺序。所提算法可保证收敛至原问题的 Karush-Kuhn-Tucker（KKT）解。仿真结果表明，尽管成本与功耗更低，我们提出的非线性联合混合收发机设计算法显著优于现有线性混合收发机算法，并接近全数字收发机的性能。
引用
@article{arxiv.2008.05860,
title = {MIMO-Aided Nonlinear Hybrid Transceiver Design for Multiuser mmWave Systems Relying on Tomlinson-Harashima Precoding},
author = {Kaidi Xu and Yunlong Cai and Minjian Zhao and Yong Niu and Lajos Hanzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.05860},
year = {2020}
}