全双工MIMO中继系统中基于最大速率的波束成形算法  

Maximizing Rate Beamforming for Full-Duplex MIMO Relay System

作　　者：崔玉荻 束锋[1,2,3,4] 王进 陆造宇[1] 吴肖敏 杨淑萍 

机构地区：[1]南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094 [2]电子科技集团公司第二十二研究所电波环境特性及模块化技术国防科技重点实验室,青岛266107 [3]福建农林大学计算机与信息学院,福州350002 [4]东南大学移动通信国家重点实验室,南京210096

出　　处：《数据采集与处理》2017年第6期1134-1140,共7页Journal of Data Acquisition and Processing

基　　金：国家自然科学基金(61271230;6147210)资助项目;电子科技集团公司第二十二所电波环境特性及模块化技术国防科技重点实验室开放课题(201500013)资助项目;东南大学移动通信国家重点实验室开放课题(2013D02)资助项目

摘　　要：全双工系统能实现在同一时隙与同一频率传输数据,相比于半双工系统能大大地提升数据吞吐量和频谱效率。为了进一步提高全双工多输入多输出(Multi-input and multi-output,MIMO)中继系统传输速率,本文基于放大转发(Amplify-and-forward,AF)传输模式,在全双工双向中继系统中引入梯度下降算法,将用户发送端、接收端波束成形与中继端波束成形矩阵相结合设计一种最大化速率的交替迭代算法,并构造出一种最小均方误差(Minimum mean square error,MMSE)迭代算法作为初始条件,在此基础上推导出中继接收端与发射端的波束成形矩阵表达式。仿真结果表明,本文构造的交替迭代算法收敛速度快,而且相比于迫零、最小均方误差以及最大泄信噪比算法,和速率有显著提高。Full-duplex model can transmit data during one time slot and frequency, which doubles the transmission data rate of relay systems compared with half-duplex. To improve the transmission rate of full-duplex multi-input and multi-output（MIMO） relay system with amplify-and-forward（AF） strategy, a beamforming scheme of maximizing rate is designed using alternating iterative structure and gradient descent method （GDM）. We derive the beamforming expressions at relay station, and design an mini- mum mean square error（MMSE） iterative algorithm as the initial condition. Simulation results reveal that the proposed alternative iterative structure converge quickly and is better than some existing algorithm like zero-foreing（ZF）, minimum mean square error（MMSE）, maximizing signal-to-leakage-plus- noise ratio（Max-SLNR） algorithm.

关 键 词：全双工 多输入多输出 放大转发 梯度下降 交替迭代 

分 类 号：TN929.5[电子电信—通信与信息系统]