雙向多天線多中繼AF系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)受到了廣泛的關(guān)注。傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信傳輸和交換數(shù)據(jù)，但是傳感器節(jié)點(diǎn)有限的處理能力限制了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，需要通過中繼節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作和分布式信息處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。由于大多數(shù)中繼一般采用半雙工模式，因此雙向中繼協(xié)議能夠在兩個時隙內(nèi)完成信息的交換，克服了單向中繼協(xié)議造成的頻譜效率損失；并且雙向中繼與傳統(tǒng)的多輸入多輸出（MIMO）即多天線技術(shù)相結(jié)合，將獲得更好的鏈路性能。因此，可以在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用雙向中

2、繼協(xié)作提高系統(tǒng)的傳輸性能。
　　本文主要研究雙向多天線多中繼系統(tǒng)采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議（Amplify-and-Forward, AF）時的優(yōu)化問題。首先簡單介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、MIMO技術(shù)以及協(xié)作中繼技術(shù)，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與應(yīng)用，MIMO的系統(tǒng)模型與系統(tǒng)容量，中繼技術(shù)的協(xié)作方式、轉(zhuǎn)發(fā)方式與雙向中繼的引入，以及優(yōu)化理論的一些基本知識和幾種本文所采用的常見算法。接著針對雙向多天線多中繼系統(tǒng)的優(yōu)化算法進(jìn)行了深入研究，以系統(tǒng)總均方誤

3、差最小化為目標(biāo)，在發(fā)射功率約束條件下推導(dǎo)出三種優(yōu)化算法；通過計(jì)算目標(biāo)函數(shù)關(guān)于中繼預(yù)編碼矩陣和信源預(yù)編碼矩陣的梯度，應(yīng)用已有的沿梯度下降的迭代算法得到了優(yōu)化問題的局部最優(yōu)解；然后考慮優(yōu)化問題關(guān)于塊對角中繼預(yù)編碼矩陣的優(yōu)化變量結(jié)構(gòu)，采用對角化優(yōu)化處理，將此矩陣形式的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為標(biāo)量形式，根據(jù)優(yōu)化理論嚴(yán)格證明了對角化之后的優(yōu)化問題是一個凸優(yōu)化問題；在此基礎(chǔ)上提出了兩種優(yōu)化算法，一種是基于幾何代數(shù)平均不等式的低復(fù)雜度次優(yōu)算法，得到了優(yōu)化問題的