《部分信道狀態信息下MIMO網路的容量與傳輸技術》是依託北京大學，由羅武擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：部分信道狀態信息下MIMO網路的容量與傳輸技術
- 項目負責人：羅武
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
MIMO網路的容量和傳輸技術，是近年來國際上無線通信技術領域的核心和前沿問題。MIMO網路的容量以及傳輸方案的設計極大地依賴於傳送端可獲得的信道狀態信息。對於多用戶MIMO網路，在一些重要套用場景中，傳送端僅知道部分信道狀態信息（如傳送端通過有限反饋獲得量化的信道狀態信息，以及傳送端僅知道部分鏈路的信道信息等情況），此時網路的容量以及最優傳輸方案至今仍是有待深入研究的開放性科學問題。本項目將對傳送端僅知道部分信道狀態信息時，MIMO網路的容量與傳輸技術進行理論研究。申請人團隊由國內外高校教授和博士生組成，近年來致力於MIMO系統的容量和傳輸技術的研究，取得了不少研究成果，具有較強的研究實力。本項目的研究結果將進一步豐富和完善MIMO無線網路的基本理論，並針對一些重要的套用場景提出具有套用價值的高性能傳輸技術方案。
結題摘要
本項目研究全局和部分信道狀態信息下一般單跳MIMO網路（稱為MIMO B-MAC網路）的容量與最優傳輸問題。根據國內外研究的最新進展對研究計畫進行了調整：考慮到當前學術界和工業界都已將研究重點轉移到了干擾網路和多小區系統，比如在LTE Advance中已經考慮了多小區協同通信。在此背景下，本項目對原有研究計畫進行了調整，將研究重點放在了MIMO B-MAC網路的容量與最優傳輸。MIMO MAC，MIMO BC，多小區系統和干擾網路等都是MIMO B-MAC網路的特例。因此，本項目不僅完成了預期研究任務，還取得了比原計畫更加廣泛和重要的研究成果： 1. 提出了一種基於對偶性和禮貌注水的MIMO B-MAC網路非凸最佳化理論，從而為解決網路中非凸最佳化的難題奠定了基礎。首次證明了B-MAC網路中存在一種速率對偶性；發現了網路中最優輸入的注水結構並將其命名為禮貌注水。禮貌注水結構的發現為設計高效的網路最佳化算法奠定了基礎。它還解決了MIMO 廣播和多址接入信道容量區域的Pareto 最優輸入結構這個開放性問題。 2. 基於1中提出的非凸最佳化理論為MIMO B-MAC網路最佳化的若干典型套用設計了低複雜度的高效算法，包括：（1）總功率約束下的加權和速率最大化問題，它可用於可達/容量區域的求解或無線網路中的自適應資源分配；（2）QoS約束下的兩個發射機最佳化問題，它們可用於無線網路中的接納控制和保證實時業務的QoS；（3）多線性約束下的加權和速率最大化問題，其中多線性約束包括獨立功率約束，以及認知無線電中的干擾抑制約束等許多實際約束。本項目證明了這些算法的收斂性以及收斂後解的最優性。分析和仿真驗證表明所設計的算法在性能，複雜度，收斂速度，以及套用範圍上都優於目前沒有利用最優輸入結構的算法。 3. 解決了部分狀態信息下MIMO B-MAC網路的分散式最佳化問題。本項目提出了一種在TDD網路中，基於信道互易性和疊代局部信道估計的分散式禮貌注水算法。該算法可以通過分散式最佳化達到網路最佳化問題的一個局部最優解，具有性能優異且複雜度低等優點。
