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多跳协作通信技术:基于最小均方误差的目标转换

【摘要】:本章节中,为确保目的端能够更完整地接收传输信号,以最小化目的端接收信号与轨旁源节点发送信号之间的均方误差为目标设计离散中继混合预编码矩阵,则优化目标函数表示为其中,中继节点的接收和发送预编码器同时被联合优化以使得系统中接收端具有最小的均方误差。

本章节中,为确保目的端能够更完整地接收传输信号,以最小化目的端接收信号与轨旁源节点发送信号之间的均方误差为目标设计离散中继混合预编码矩阵,则优化目标函数表示为

其中,中继节点的接收和发送预编码器同时被联合优化以使得系统中接收端具有最小的均方误差。模拟预编码器GR和GT中用于调整信号相位的离散移相器均在量化集合中取值,其中b为量化精度,并且量化步长表示为。因此,模拟预编码矩阵可以通过额外的量化步骤确定权重,表示为

其中,Γ表示模拟预编码器GR和GT的集合。因此,为了消除模拟预编码的块对角约束,将常模约束近似为由GR和GT中具有非零元素的量化系数重构的新变量向量,则在总发射功率约束下的混合预编码矩阵设计问题的相应优化可表示为

其中,式(6.11b)表示在发送总功率Pr下中继节点处的功率约束,式(6.11c)表示模拟预编码矩阵的恒模约束。

另外,为了进一步增强目的端的接收性能,我们考虑在接收端使用无约束的MMSE组合器。这种组合器结构实际上相当于最优的全数字接收机,其具体表示为

其中

通过最小化发送和处理的接收信号之间的MSE,公式(6.12)可以提供比目的地的零空间预编码更好的干扰消除能力。像式(6.12)这样的低复杂度线性组合器更具有普适性,适用于任何一般的初始条件,以提供良好的收敛速度。在本文中,假设在轨旁源节点处的混合预编码器F和在目的地处的混合组合器已经确定。实际上,源节点或目的端的混合预编码设计类似于点对点MIMO系统中的发射机预编码和接收机设计,这可以通过文献[74]中的算法获得。