多天线系统中多中继传输的时间分配和功率分配优化方法-信号处理.PDF

第２７卷　第 ３期 信 号 处 理 Ｖｏｌ．２７．　Ｎｏ．３ ２０１１年３月 ＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｍａｒ．２０１１ 多天线系统中多中继传输的时间分配和功率 分配优化方法 陈　遥　邱　玲 （中国科学技术大学 电子工程与信息科学系，合肥２３００２７） 摘　要：本文考虑单小区内的两个中继使用解码转发的方法为两个用户提供下行数据的场景，基站和中继配置多根天 线，用户配置单天线。两中继使用相同的频率资源同时为两个用户提供服务。为减小两中继同时向两用户传输时产生的干 扰，中继到用户的传输采用协作干扰避免的策略；相应的基站到中继的传输采用多用户空分复用的传输策略。本文在时间 分配和功率分配两个方面对上述两跳传输过程进行了优化，提出了两跳传输最优的时间分配策略。由于功率分配最优化问 题难以求解，本文提出了一种匹配链路容量的次优功率分配方法，并对其进行简化以降低复杂度。通过仿真可以看出，简 化的功率分配方法与匹配链路容量的功率分配性能很接近；所提出的时间分配和功率分配方案可以获得有效的性能提升。 关键词：协作多中继；多天线技术；时间分配优化；功率分配优化 中图分类号：ＴＮ９２９５　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００３－０５３０（２０１１）０３－０４１８－０６ ＴｉｍｅａｎｄＰｏｗｅｒＡｌｌｏｃａｔｉｏｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＭｕｌｔｉｐｌｅＲｅｌａｙ ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｎＭＩＭＯＳｙｓｔｅｍ ＣＨＥＮＹａｏ　ＱＩＵＬｉｎｇ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ， Ｈｅｆｅｉ２３００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅｓｃｅｎａｒｉｏｔｈａｔｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎ（ＢＳ）ｔｒａｎｓｍｉｔｓｄｏｗｎｌｉｎｋｄａｔａｔｏｔｗｏｕｓｅｒｓｗｉｔｈｔｈｅａｓｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｗｏｒｅｌａｙｓｉｓｃｏｎｓｉｄ ｅｒｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＢＳａｎｄｒｅｌａｙｓｈａｖｅｍｕｌｔｉｐｌｅａｎｔｅｎｎａｓ．Ｔｈｅｒｅｌａｙｓｔｒａｎｓｍｉｔｔｏｔｈｅｕｓｅｒｓｕｓｉｎｇｔｈｅｓａｍｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｉｍｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓ． ＭｕｌｔｉｕｓｅｒＳＤＭＡｓｃｈｅｍｅａｎｄｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｖｏｉｄａｎｃｅｓｃｈｅｍｅａｒｅａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｈｏｐａｎｄｔｈｅｓｅｃｏｎｄｈｏｐ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｗｈｅｎｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇｔｏｏｒｆｒｏｍｔｈｅｔｗｏｒｅｌａｙｓｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ｔｉｍｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｐｏｗｅｒ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｊｏｉｎｔｕｓａｇｅｏｆｔｈｅｔｗｏｓｃｈｅｍｅｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｉｍｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｔｗｏｈｏｐｓｉｓｄｅｒｉｖｅｄ． Ｔｈｅｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅａｔｔｈｅｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｂｅｃａｕｓｅｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｄｉ ｒｅｃｔｌｙ，ａｓｕｂｏｐｔｉｍａｌｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｍａｔｃｈｅｓｔｈｅｔｗｏｈｏｐｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃａｐａｃｉｔｉｅｓｏｆｂｏｔｈｔｈｅｔｗｏｒｅｌａｙ ｌｉｎｋｓ．Ｔｈｅｓｕｂｏｐｔｉｍａｌｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｃａｎｂｅｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌ