基于 QoS 的协作蜂窝网络波束成形与压缩设计：拉格朗日对偶方法
信息论
2025-04-25 v2 信号处理
math.IT
最优化与控制
摘要
本文考虑下行协作蜂窝网络中基于服务质量（QoS）的联合波束成形与压缩设计问题，其中多个类中继基站（BS）通过速率受限的前传链路连接到中央处理器，协作向用户发送消息。所关注的问题表述为在确保所有用户的信干噪比（SINR）约束及所有 BS 的前传速率约束下，最小化 BS 总发射功率。本文首先通过证明其所半定松弛（SDR）的紧性，表明所考虑联合优化问题与其拉格朗日对偶之间无对偶间隙。然后，基于上述对偶结果提出一种高效算法求解该问题。所提算法巧妙利用该问题增强的 Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件的特殊结构，通过两次不动点迭代求得满足增强 KKT 条件的解。所提算法的两个关键特征是：（1）能够检测所考虑问题是否可行，并在可行时找到其全局最优解；（2）高度高效，因为算法中两次不动点迭代均线性收敛，且不动点迭代中函数求值计算代价低。数值结果展示了所提算法的全局最优性与高效性。
引用
@article{arxiv.2306.13962,
title = {QoS-based Beamforming and Compression Design for Cooperative Cellular Networks via Lagrangian Duality},
author = {Xilai Fan and Ya-Feng Liu and Liang Liu and Tsung-Hui Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.13962},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 7 figures, accepted for publication in IEEE Transactions on Signal Processing