《穩健的中繼協作通信網路最佳化算法研究》是依託電子科技大學,由張瑛擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：穩健的中繼協作通信網路最佳化算法研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張瑛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中繼協作通信網路作為4G後備技術近年來已在全世界獲得了廣泛研究。目前，阻礙中繼協作通信網路進一步廣泛套用的主要原因在於現有網路最佳化算法性能依賴難以獲得的準確的信道信息，而少數對信道信息誤差穩健的網路最佳化算法則存在以下局限：（1）多針對較簡單的中繼網路結構；（2）僅考慮高斯背景噪聲；（3）信道信息誤差僅採用高維球誤差模型或僅考慮信道信息估計誤差。針對上述問題，本項目擬開展以下研究：（1）發展適用於複雜MIMO中繼網路的最佳化算法；（2）建立涵蓋估計誤差和反饋時延的信道信息誤差模型、以現有的高維球誤差模型為特例的高維橢球誤差模型；（3）可抑制衝擊噪聲和混合噪聲的中繼協作通信網路最佳化準則；（4）基於上述誤差模型和噪聲抑制準則，結合現有及本項目提出的中繼網路最佳化算法，發展對信道信息誤差和複雜噪聲聯合穩健的中繼協作網路最佳化算法。通過上述研究，推動中繼協作通信網路的進一步廣泛套用。
結題摘要
本項目開展穩健的中繼協作通信網路最佳化算法研究的目標是突破現有的中繼協作網路結構簡單、CSI誤差模型不夠完善以及背景噪聲拘泥於高斯噪聲這些局限，發展對複雜背景噪聲和CSI誤差聯合穩健的中繼協作網路最佳化算法，提高現有中繼協作網路技術的實用性。研究成果簡介如下：一、複雜MIMO中繼協作網路最佳化算法研究：考慮收發多天線多用戶，多天線多中繼的協作網路，在雙向通信的條件下，通過三種最佳化準則對中繼權值矩陣和接收均衡矩陣進行最佳化，從而實現對MIMO中繼協作網路最佳化。這三種最佳化準則包括：1、在收發用戶信噪比下界滿足的條件下，基於zero forcing準則最小化系統總功率；2、在系統總功率一定的條件下，最大化收發用戶的信噪比下界；3、在zero forcing準則約束下，在各中繼功率受限的條件下，最大化收發用戶的信噪比下界。此協作網路系統包含一對多天線的收發端和若干個多天線的中繼節點。在第一個時間節拍，中繼節點通過完全的CSI接收到來自兩個收發端傳送的信號。在第二個時間節拍，中繼節點再把接收的信號轉發給另一個收發端。最後通過ZF均衡器處理來還原出所需的信號。二、更完善的CSI誤差模型研究：在CSI估計誤差的基礎上，考慮了信道反饋時延誤差，並將二者結合給出了CSI誤差模型的較完善描述。基於上述模型的條件期望最小均方誤差算法可以用來設計最優算法。三、複雜噪聲背景下中繼協作網路最佳化準則研究：將衝擊噪聲建模成混合高斯和拉普拉斯分布，考慮到中繼網路一般有多箇中繼節點，因而在接收端會出現多個衝擊噪聲的疊加，疊加後的衝擊噪聲分布較為複雜，本項目給出了混合高斯分布和拉普拉斯分布衝擊噪聲疊加後的機率密度函式，進而提出了衝擊噪聲背景下中繼協作網路最佳化算法。四、穩健中繼協作網路最佳化算法研究：考慮了由一個多天線的源節點，一個多天線的目的節點和一個多天線的中繼節點形成的MIMO中繼協作通信網路。此模型中不考慮從源節點直接傳送信號到目的節點的鏈路，此外該信道模型考慮的是常見的復高斯變數。這裡聯合考慮信道時延誤差和估計誤差的CSI誤差統計模型。基於該統計模型，通過最小化接收端條件均方誤差準則實現中繼協作網路的最佳化。受項目資助，一共錄用/發表SCI期刊論文11篇，國際會議論文5篇，申請國家發明專利1項，培養在讀碩士研究生2名。
