关键字 |
| 凸优化、多用户无线通信、多输入多输出(MIMO),正交频分复用(OFDM) peak-to-average(权力)比(PAR)减少,预编码 |
介绍 |
| 大规模的多输入多输出(MIMO)无线通信是一种很有前途的方法来满足日益增长的要求更高的吞吐量和改进服务质量的新一代无线通信系统多用户(μ)。愿景是大量的天线的基站(BS)将大量用户同时在相同的频带,但随着BS天线的数量远远大于用户的数量,一百天线十用户提供服务。大规模的MIMO系统也有可能降低运行能耗的发射机,使使用低方案抑制μ干扰(梅)。所有这些属性呈现大规模分布式天线城市下一代无线通信系统的一种很有前途的技术。 |
| 虽然大型MU-MIMO系统的理论方面在研究社区中获得了相当大的关注,更了解实际的传输方案。指出在实际实现的大规模的MIMO系统需要使用低成本和低功耗射频(RF)组件。为此,参考提出了一个新颖的μ预编码方案frequency-flat渠道,依靠per-antenna恒定包络(CE)传输,使有效使用非线性射频组件实现。此外,部队的CE预编码器peak-to-average(权力)比(PAR)统一,在实践中也未必是最优总有面值之间的权衡,误码率性能和功率放大器的效率。 |
| 实用无线频道通常表现出频率选择性衰落和low-PAR预编码解决方案适合这样的渠道将是可取的。最好,解决方案应该是这样的复杂性需要在每个终端(手机)小(由于严格的区域和权力的限制),而重处理可以提供BS。正交频分复用(OFDM)是一种高效、完善的处理频率选择性信道的方法。除了简化接收机的均衡,OFDM也促进per-tone权力和分配,安排在频域、频谱成形。然而,OFDM是已知患有高水平,这需要使用线性射频组件(如功率放大器),以避免带外辐射和信号失真。线性射频组件,不幸的是,一般来说,更昂贵和更少的能源效率比iron-linear同行,这最终会导致过高的成本大规模BS实现拥有数以百计的天线。因此,它是至关重要的减少平价OFDMbased大型MU-MIMO系统促进相应的低成本和低功耗BS的实现。 |
| 战斗OFDM的具有挑战性的线性要求,大量PAR-reduction方案被提出来点对点单天线和MIMO无线系统。对于MU-MIMO系统,然而,这些计划的直接适应是不平凡的,主要是因为μ系统需要使用预编码器的梅,PAR-reduction方案适合MU-MISO和MU-MIMO下行被描述,分别依靠Tomlinson-Harashima预编码。这两个方案,然而,需要专门的信号处理(移动)的终端(例如,减少模),从而防止其使用mimo - ofdm系统中,在传统如IEEE 802.11 n或3 gpp LTE。 |
FITRA:李普希茨常数梯度(最小) 对应 这可以有效地使用电力的方法计算。计算近端地图(P-INF-L),我们定义辅助向量 |
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| 这使我们能够重写近端地图在更紧凑的形式 |
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| 不幸的是,在对比l1-norm正规化LS没有一个简单的封闭形式的解决方案(P-INFL)。然而,标准的代数操作使我们能够有效地评估近端地图使用以下两个步骤的方法:首先,我们计算 |
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| 通用的标量优化算法,如二分法的时候,都可以使用。 |
文献调查: |
| 我们现在的数值模拟结果证明提出的功能MU-MIMO-OFDM下行传输方案。具体来说,我们分析权衡PAR,误码率性能,和带外辐射,我们提出一个与传统的预编码方案。在这个实现中,我们不得不与稀缺性假设信号与PMP预编码信号,我们再次说PAR是下降了2 db的l1最小化信号。 |
现有的方法 |
mimo - ofdm: 1) |
| 多媒体服务的需求增长和互联网相关内容的增长导致高速通信越来越感兴趣。宽的带宽和灵活性的要求实施高效的传输方法的使用,适合宽带信道的特点,特别是在无线环境中,渠道是非常具有挑战性的。在无线环境中信号传播从发射机到接收机在许多不同的路径,集体称为多路。而传播的信号功率下降由于三个影响:路径损耗,宏观和微观衰落消退。衰落的信号可以被不同的多样性技术减轻。获取多样性,通过多个(理想情况下)独立的衰落信号传播路径如在时间、频率或者空间和结合建设性的接收机。多输入-多输出(MIMO)利用空间多样性通过多个传输和接收天线。然而纸”米姆原则”假设频率平坦衰落MIMO信道。 |
| OFDM调制方法出名的是它的能力,减轻多路径。OFDM的高速数据流分为数控窄带数据流,数控副载波或子通道即对应一个OFDM符号由N个符号例如QAM和相移键控调制。由于符号持续时间是N倍的时间比在单载波系统具有相同的符号率。符号持续时间更长时间通过添加循环前缀了每个符号。只要循环前缀长于通道延迟扩展OFDM传输干扰(ISI)提供免费传播。OFDM的另一个主要优势是,它可以显著降低均衡复杂度通过允许在频域均衡。的用传输线实现OFDM发射机和接收机FFT,将宽带信号,频率选择性衰落的影响成N窄带平坦衰落信号从而均衡可以执行在频域通过一个标量部门carrier-wise副载波信道系数有关。接收机的通道应该知道或学习。MIMO - OFDM非常自然和有益的结合OFDM可以支持更多的天线和更大的带宽,因为它大大简化了均衡的MIMO系统。MIMO-OFDM正在密集的调查人员。 This paper provides a general overview of this promising transmission technique.The general transceiver structure of MIMO-OFDM is presented in Fig.2. The system consists of N transmit antennas and M receive antennas. In this paper the cyclic prefix is assumed to be longer than the channel delay spread. The OFDM signal for each antenna is obtained by using inverse fast Fourier transform (IFFT) and can be detected by fast Fourier transform (FFT). The received MIMO-OFDM symbol of the n:th subcarrier and the m:th OFDM symbol of the i:th receive antenna after FFT can be written as where Aj[ n,m] is the transmitted data symbol on n:th carrier and m:th OFDM symbol, Wi[n,m] is the additive noise contribution at i:th receive antenna for the corresponding symbol in frequency domain and Hi,j[n,m] is the channel coefficient in the frequency domain between the j:th transmit antenna and the i:th receive antenna. The channel coefficients in frequency domain are obtained as linear combinations of the dispersive channel taps. |
2).PAPR |
| 多载波系统的一个主要问题是他们高度敏感,以显示非线性失真。带内和无所不能——带干扰引起的非线性失真降低系统的误码性能和产生干扰相邻频段,分别。在发射机,高功率放大器(PA)是非线性失真的主要来源。由于放大器非线性振幅依赖,输入信号的振幅波动的担忧。peak-to-average功率比(地表铺面),它被定义为信号的峰值功率的比值,其平均功率的测量信号的振幅波动。任何多载波信号与大量的副载波可能有很高的地表铺面由于偶尔的建设性的副载波。在OFDM,当运营商的数量很大,中心极限定理持有和时域OFDM信号的样本,在奈奎斯特采样率,大约为复高斯随机变量。地表铺面近似的问题在于它是派生的奈奎斯特采样率的连续信号。连续信号的振幅峰值可能高于最大样本将意味着这分析低估了地表铺面的分布。它也可以指出,高斯分布有无限值但OFDM[9]的最大振幅值信号只是N次的平均振幅运营商因此近似不持有非常准确地大的振幅即地表铺面的形状分布是不遵循高斯分布的尾部。 The Gaussian approximation is compared to a CCDF of a Nyquist rate sampled signal and to CCDF of an oversampled signal with oversampling factor 16. |
mimo - ofdm。减少地表铺面的例子 |
| 提出了各种技术减少地表铺面,它们可以分为两种方法。在第一种方法,减少地表铺面可以获得帮助的冗余和第二个是纠正函数应用于信号消除高振幅峰值。这是非常简单的方法,但它会导致干涉。添加冗余不会引起任何干涉,但增加了发射机的复杂性和降低网络传输速度。选择性映射(SLM)属于第一种方法。在SLM, V统计独立产生的序列是相同的信息通过特定的向量相乘,地表铺面最低的序列被选中。矢量的信息用于生成所选序列必须被发送到接收机。检测的信号还取决于错误信息传输。 |
该方法 |
1)延续策略适用于FITRA算法 |
| 压缩传感是分配给编码的概念使用相对较少的大型稀疏信号的线性测量,并减少“1-norm(或其变体)为了解码信号。新成果报告的萤石等Donoho等和其他刺激目前在这个领域的研究。压缩传感的应用包括压缩成像、医学成像、多重和分布式压缩感知analog-to-information转换和丢失的数据恢复。压缩传感是有吸引力的,对这些和其他潜在的应用,因为它减少了所需的测量来获得给定的信息。贸易是添加一个非平凡的解码过程。CS信道估计方法问题的稀疏重建问题估计一个未知向量观测向量的稀疏信道测量R∈厘米基于线性模型,即简洁的测量通过省略上标。R =ψh + Z 'ψ是一个已知的测量矩阵,Z的是测量噪声向量,向量和通道h L稀疏,L是多路径的数量和在哪里 |
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| 其次,测量矩阵ψ应该满足撕裂,即为所有L-sparse向量h, |
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| ? ?l2-norm。为ψ=ø有关米F在另一个单词,把要求行{øm j}的mφ不能稀疏表示列{F我}(F),反之亦然。现在我们证明测量矩阵的RIP = mψφF。as我们上面提到的,mφm×n的矩阵是由m e单位向量{}我,,我是单位矩阵N当飞行员的数量m n . F是n×n DFT矩阵,这也是酉矩阵。自从我= FHF,每一行的我,可以表示为共轭在哪里操作,F (j,我)- th元素DFT变换矩阵F和F的j列向量F .明显的动机在信道估计使用压缩传感的观察一些渠道的特点是稀疏的多路径,我们意味着有更少的人数,有基带信道。有鉴于此压缩传感的承诺来估计通道与更少的飞行员在精度高或主管固定数量的飞行员。常见的假设是一个稀疏多径信道导致基带信道模型,大多数水龙头都可以忽略不计,仔细看看,发现在一个通道由世俗(点)散射非零基带水龙头的数量很大程度上取决于一个定义为型,而不是一个采样过量基带模型可以忽略不计,英吉利海峡的表示变得模棱两可,但更稀疏。 |
仿真结果为FITRA |
| 描述:PAR的图4 - 9日显示比较匮乏,LS, PMP信号从这些我们已经观察到缺乏实现低水平相比其他所有从这个l1最小化我们必须得到这个稀疏信号较低的标准。 |
结论和未来的范围 |
| 提出联合预编码、调制和PAR降低框架,称为PMP,促进一个显式之间的权衡标准,信噪比性能和带外干扰的大规模MU-MIMO-OFDM下行。至于constant-envelope pre编码器,PMP的根本动机是系统提供的大量的景深,BS天线的数量远远大于的终端数量(用户)。从本质上讲,下行信道矩阵有一个高维零空间,使我们的设计传递信号“hardware-friendly”的特性,如低标准。特别是,PMP收益率per-antenna constant-envelope OFDM信号在巨大的天线极限下,即,N !1。PMP制定为一个凸优化问题的一种新型高效数值技术,称为快速迭代截断算法(FITRA)设计。最后,进一步降低计算复杂度FITRA, e。g使用L1最小化等延续策略是至关重要的PMP实际实现的硬件。这是压缩传感的实实在在的利益为水声通信长分散渠道与大型多普勒扩散。 |
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数据乍一看 |
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引用 |
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这可以有效地使用电力的方法计算。计算近端地图(P-INF-L),我们定义辅助向量
