多天线广播信道最优用户编码顺序及其应用

摘要

本文解决了多输入多输出(MIMO)广播信道中满足用户速率要求的最小传输能量问题。从信息论的角度来说，广播信道的容量极限可以由一种称为dirty-paper coding(DPC)技术来达到。计算DPC可达域的一个重要条件是需要预先知道用户编码顺序。我们提出了两种DPC用户编码顺序算法。第一种算法中，我们首先利用广播－多接入对偶性将原问题转化到更容易解决的多接入端，然后使用模拟退火算法寻找该组合优化问题的次优解。第二种算法中，我们发展了一种现有的最优算法，通过挑选初始值使该算法收敛速度提高了大约20％。更重要的，我们发现该算法在特定情况下会出现振荡而无法收敛。我们提出了侦测和解决振荡问题的方法。
　　利用前面算法得到的最小能量作为理论极限，我们比较了各种多接入方式的优点和缺点。实验结果表明，在有信道衰落的环境中，对于时延敏感应用，非正交接入方式比正交接入方式有更高的谱-功率效率。同时我们也表明采用最新的传输与检测技术，非正交接入理论上的优势可以被实现。我们讨论和比较了这些接入方式在实际应用方面的因素，指出综合正交和非正交方式优点的hybrid系统可能是未来无线蜂窝通信的一种可行方案。

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第一章 引言

1.1 本文的研究背景和意义

1.2 本文的主要贡献

第二章 广播和多接入信道容量及其对偶性

2.1 离散无记忆信道

2.2 高斯信道

2.3 BC和MAC的对偶性

2.4 本章小结

第三章 次优用户编码顺序算法

3.1 建立数学模型

3.2 利用BC-MAC的对偶性转化原问题

3.3 组合优化问题的提出

3.4 使用模拟退火算法解此组合优化问题

3.5 本章小结

第四章 最优用户编码顺序算法

4.1 原最优用户编码算法

4.2 改进算法

4.3 实验结果

4.4 本章小结

第五章 最优用户编码顺序在未来蜂窝通信中的应用

5.1 正交与非正交接入方式的介绍

5.2 静态单小区的谱-功率效率

5.3 准静态单小区的谱-功率效率

5.4 多小区

5.5 实际应用的考虑

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

硕士期间的研究成果