Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa hệ thống lặp lại khuếch đại nhiều đầu vào và đầu ra với lỗi ước lượng thông tin trạng thái kênh và độ trễ phản hồi
Tóm tắt
Bài báo này giải quyết thiết kế tối ưu cho hệ thống lặp lại khuếch đại nhiều đầu vào và đầu ra (MIMO) trước sự không khớp của thông tin trạng thái kênh (CSI) do lỗi ước lượng và độ trễ phản hồi. Lỗi ước lượng và độ trễ phản hồi được biểu diễn bằng các mô hình phù hợp, từ đó chúng tôi suy diễn được lỗi bình phương điều kiện (MSE) giữa tín hiệu mong muốn và tín hiệu nhận được dựa trên CSI đã ước lượng. Lỗi MSE điều kiện sau đó được tối thiểu hóa để tối ưu hóa ma trận chùm tia của lặp lại với ràng buộc công suất truyền của lặp lại. Chúng tôi đã chỉ ra rằng bài toán tối ưu hóa đã đề xuất rút gọn thành bài toán MSE tối thiểu thông thường khi sự không khớp của CSI biến mất. Bằng cách phân tích cấu trúc của ma trận chùm tia tối ưu, bài toán tối ưu hóa được đơn giản hóa sao cho có thể giải trực tiếp bằng thuật toán di truyền (GA). Để giảm thiểu thêm tải tính toán, chúng tôi phát triển một phiên bản giản lược của bài toán tối ưu hóa. Kết quả cho thấy việc giản lược cho phép chúng tôi giải quyết hiệu quả vấn đề bằng cách sử dụng chiến lược điền nước. Các mô phỏng máy tính cho thấy cả hai giải pháp GA và điền nước đều vượt trội hơn so với các giải pháp thông thường không tính đến sự không khớp của CSI, trong khi điền nước nhanh hơn GA 1000 lần.
Từ khóa
#hệ thống lặp lại khuếch đại nhiều đầu vào và đầu ra #thông tin trạng thái kênh #lỗi ước lượng #độ trễ phản hồi #tối ưu hóa #thuật toán di truyềnTài liệu tham khảo
JN Laneman, DNC Tse, GW Wornell, Cooperative diversity in wireless networks: efficient protocols and outage behavior. IEEE Trans. Inf. Theory. 50(12), 3062–3080 (2004).
CS Patel, GL Stuber, TG Pratt, Statistical properties of amplify and forward relay fading channels. IEEE Trans. Veh. Technol. 55(1), 1–9 (2006).
G Zheng, Collaborative-relay beamforming with perfect CSI: optimum and distributed implementation. IEEE Signal Proc. Lett. 16(4), 257–260 (2009).
B Wang, J Zhang, A Host-Madsen, On the capacity of MIMO relay channels. IEEE Trans. Inf. Theory. 51(1), 29–43 (2005).
C-C Chien, H-J Su, H-J Li, Joint beamforming and power allocation for MIMO relay broadcast channel with individual SINR constraints. IEEE Trans. Veh. Technol. 63(4), 1660–1677 (2014).
V Havary-Nassab, S Shahbazpanahi, A Grami, Z-Q Luo, Distributed beamforming for relay networks based on second-order statistics of the channel information. IEEE Trans. Signal Process. 56(9), 4306–4316 (2008).
O Munoz, J Vidal, A Augustin, Linear transceiver design in non-regenerative relays with channel state information. IEEE Trans. Signal Process. 55(6), 2593–2604 (2007).
X Tang, Y Hua, Optimal design of non-regenerative MIMO wireless relays. IEEE Trans. Wirel. Commun. 6(4), 1398–1407 (2007).
Y Rong, X Tang, Y Hua, A unified framework for optimizing linear non-regenerative multicarrier MIMO relay communication systems. IEEE Trans. Signal Process. 57(12), 4837–4851 (2009).
Y Rong, in 2010 Australian Communications Theory Workshop. Robust design for linear non-regenerative MIMO relays (Canberra, 2010), pp. 87–92.
H Shen, J Wang, Robust optimization for amplify-and-forward MIMO relaying from a worst-case perspective. IEEE Trans. Signal Process. 61(21), 5458–5471 (2013).
Z Zhang, J Xu, L Qiu, Robust ARQ precoder optimization for AF MIMO relay systems with channel estimation errors. IEEE Trans. Wirel. Commun. 12(10), 5236–5247 (2013).
C Xing, S Ma, YC Wu, Robust joint design of linear relay precoder and destination equalizer for dual-hop amplify-and-forward MIMO relay systems. IEEE Trans. Signal Process. 58(4), 2273–2283 (2010).
Z Wang, W Chen, J Li, Efficient beamforming for MIMO relaying broadcast channel with imperfect channel estimation. IEEE Trans. Signal Process. 61(1), 419–426 (2012).
B Zhang, Z He, K Niu, L Zhang, Robust linear beamforming for MIMO relay broadcast channel with limited feedback. IEEE Signal Proc. Lett. 17(2), 209–212 (2010).
Y Cai, RC de Lamare, LL Yang, M Zhao, Robust MMSE precoding based on switched relaying and side information for multiuser MIMO relay systems. IEEE Trans. Veh. Technol. 64(12), 5677–5687 (2015).
W Xu, X Dong, WS Lu, MIMO relaying broadcast channels with linear precoding and quantized channel state information feedback. IEEE Trans. Signal Process. 58(10), 5233–5245 (2010).
HA Suraweera, TA Tsiftsis, Effect of feedback delay on amplify-and-forward relay networks with beamforming. IEEE Trans. Veh. Technol. 60(3), 1265–1271 (2011).
W Guan, H Luo, Joint MMSE transciever design in non-regenerative MIMO relay systems. IEEE Commun. Lett. 12(7), 517–519 (2008).
R Mo, YH Chew, C Yuen, Information rate and relay precoder design for amplify-and-forward MIMO relay networks with imperfect channel state information. IEEE Trans. Veh. Technol. 61(9), 3958–3968 (2012).
AP Liavas, Tomlinson-Harashima precoding with partial channel knowledge. IEEE Trans. Commun. 53(1), 5–9 (2005).