基于联合收发波束成形的多中继 MIMO-OFDMA 蜂窝网络频谱与能量频谱效率优化
信息论
2015-03-04 v1 math.IT
摘要
我们首先构思了一种基于联合收发波束成形的多中继多输入多输出正交频分多址（MIMO-OFDMA）蜂窝网络的 novel 传输协议。随后，我们解决了相关的网络级频谱效率（SE）和能量频谱效率（ESE）优化问题。具体而言，网络的 MIMO 信道在数学上被分解为多个有效的多输入单输出（MISO）信道，这些信道本质上用于空间复用传输。因此，这些有效的 MISO 信道被称为空间复用分量（SMC）。为了提高所实现的 SE/ESE 性能，我们使用一对提出的分组算法对 SMC 进行分组。第一种算法在穷举评估满足半正交准则和其他相关系统约束的所有可能 SMC 组合的意义上是最优的，而第二种则是低复杂度的替代方案。对应于这两种分组算法，我们 formulate 了一对 SE 和 ESE 最大化问题，从而可以获得每个子载波块的最优 SMC 组和最优功率控制变量。已证明这些优化问题是凹的，并采用对偶分解方法求解。基于这些优化解，我们表征了各种系统参数对可达 SE 和 ESE 的影响。特别是，我们证明在某些条件下，低复杂度 SMC 分组算法能达到基于穷举搜索的最优分组算法所获 SE/ESE 的 90%，而其计算复杂度仅为后者的 3.5%。
引用
@article{arxiv.1407.7790,
title = {Spectral and Energy Spectral Efficiency Optimization of Joint Transmit and Receive Beamforming Based Multi-Relay MIMO-OFDMA Cellular Networks},
author = {Kent Tsz Kan Cheung and Shaoshi Yang and Lajos Hanzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.7790},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 10 figures, 1 table, 3 algorithms, to appear in IEEE Transactions on Wireless Communications