基于矩阵流形优化的海量MIMO下行链路预编码器设计
信息论
2024-04-12 v2 信号处理
math.IT
摘要
我们研究了海量多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)下行链路的加权和速率(weighted sum-rate, WSR)最大化线性预编码器设计。我们考虑一个多用户的单小区系统，并提出一个适用于总功率约束(TPC)、每用户功率约束(PUPC)和每天线功率约束(PAPC)的统一矩阵流形优化框架。我们证明在TPC、PUPC和PAPC下的预编码器位于不同的黎曼子流形上，并将欧氏空间中的约束问题转化为流形上的无约束问题。据此，我们推导了矩阵流形框架下预编码器设计所需的正交投影、黎曼梯度、黎曼Hessian、收缩和向量传输等黎曼要素。然后，提供了使用黎曼最速下降、黎曼共轭梯度和黎曼信赖域的黎曼设计方法，以在TPC、PUPC或PAPC下设计WSR最大化预编码器。黎曼方法在迭代过程中不涉及大维矩阵求逆，降低了算法的计算复杂度。复杂度分析和性能仿真展示了所提预编码器设计的优势。
引用
@article{arxiv.2304.00201,
title = {Precoder Design for Massive MIMO Downlink with Matrix Manifold Optimization},
author = {Rui Sun and Chen Wang and An-An Lu and Xiqi Gao and Xiang-Gen Xia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.00201},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 11 figures, journal