基于Min-Sum-MSE的多用户MIMO训练序列与数据功率联合优化

间相 关信 道 下 ， 当存 在 信 道估 计 误 差 时 ，上 下 行 ｓｍ— Ｅ 对 偶 性 依然 成立 。并 利用 此 对 偶性 ，把 下 ｕ ＭＳ
这 种联合功 率分配在 相关信 道及非 相关信道 下 ， 系统 的平 均 Ｂ Ｒ性能方 面均优 于数据 、训练 序列平 均功率 分配时 的 其 Ｅ
性 能。
关键词 多用户 ＭＩ ＭＯ；功 率分配 ；Ｓ ｍ． Ｅ最 小准则 ；ＭＭＳ ｕ ＭＳ Ｅ信道 估计 中图分 类号 ｔ Ｎ９ １ ２ Ｔ １． ２ 文献标 识码 ｔＡ
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引 言
ＭＩ ＭＯ （ ｌｐｅｉｐ ｔ ｌｐｅｏ ｔ ｍｕｔ ｌ． ｕ— ｔ ｌ．ｕ ）技 术 可 以在 不增 加 带 宽 的情 况 下 成 倍 的提 高传 输 速 率 ，有 力 ｉ ｎ ｍｕ ｉ
满 足 未 来无 线 通 信大 容 量 的 需求 。多用 户 ＭＩ ＭＯ利 用 空 分 多址 （ ＤＭＡ）技术 在 相 同 的 资源 上 同 时 向 Ｓ 多个 用 户传 输 数 据 ，相 比单用 户 ＭＩ ＭＯ 能 极大 提 高 系统 和 容 量 、小 区边 缘 吞 吐量 而 受 到广 泛 关 注 ，已 经 被 纳 入 了 Ｌ Ｅ、Ｗｉ Ｘ 等 协议 【。然 而 ，多 个用 户 在 相 同 的 资源 上 同 时通 信 存 在共 信 道 干 扰 ，需 Ｔ ＭＡ ｉ Ｊ 采 用 预 编码 技 术 消 除或 者 抑 制共 信 道 干扰 。狭 义 上 的预 编 码 技术 只 对 发 送端 进 行 优 化 设计 ；收 发联 合 处 理 对 发送 端 预 编码 和 接 收 滤波 矩 阵 进行 联 合 优 化 ，可 以进 一 步提 高 系 统 性 能【３ ２］ 者统 称 为 预编 码 ，；二 技术 。 早 期 的预 编 码 研 究 采 用 理 想 假 设 ， 未考 虑 如 何 获 取 信 道 状 态信 息 。对 于存 在 信 道 互 惠 性 的 Ｔ ＤＤ 系统 ，可 以采 用 信道 估 计 获 取信 道 状 态信 息 。而 对 于不 存 在 信道 互 惠 性 的 Ｔ ＤＤ 系 统 或者 Ｆ Ｄ 系 统 ， Ｄ 需要 采 用 反馈 的 方式 获 取 信 道状 态 信 息 。 随着 研 究 的深 入 ，预编 码 方 法 一 方面 着 重 研 究信 道 估 计误 差 的影 响 ，不 考虑 信 道 反 馈 的具 体 形 式 ，；另 一 类 方法 考 虑 采用 有 限反 馈 方法 ，不考 虑 信 道 估计 误 差 【。 ４ Ｊ ５ １ 然 而 这 些 方 法［ ５ 假 设 发送 数据 功 率 一 定 ，均 未考 虑 训练 序 列 功 率 与 发 送 数据 功 率之 间 的关 系 。显 １１ －均 然 ，对 于 基 于 最 小 二乘 （ Ｓ 、最 小 均 方 误差 （ Ｌ ） ＭＭＳ Ｅ）及 其 改进 型 的信 道 估 计 方 法 ，训练 序 列 功 率 越 大 ，所 获得 的信道 估 计 精 度越 高 。而 在 总功 率 一 定 的情 况 下 ，分 配 给 训练 序 列 的总 功率 越 多 ，相 应 的分 配 给数 据 部 分 的功 率 就 越 少 ，导 致 数据 部 分 的信 噪 比降 低 。在 总 功 率 一 定 的条 件 下 ，如 何 在 训练 序 列 与 数据 之 间 分 配功 率 ？文献 ［］ 究 了单 用 户 ＭＩ ６研 ＭＯ 系 统 中基 于 容 量最 大 的 训练 序 列 与波 束 形 成 的联 合 优化 问题 ，但 是 该方 法 未考 虑 信 道相 关 性 。文 献 ［］ 究 了多用 户 ＭＩ 系 统 中导 频 、反 馈 与系 ７研 ＭＯ
第ｌ ６卷 第 ３期 ２１ ０ １年 ６月
文 章编 号 ：１ ０—２ ９（０ ０ —０ ４０ ０ ７０ ４ ２ １） ３０ ４ －６ １
电路 与 系 统 学报
Ｊ ０Ｕ ＲＮＡＬ ＯＦ ＲＣＵ Ｉ ＣＩ ＴＳ ＡＮ Ｄ Ｙ ＳＴＥＭ Ｓ Ｓ
Ｖｏ ． ６ ＮＯ ３ １ １ ．
Ｊ ｎｅ， ２０ｌ ｕ １
基 于 Ｍｉ Ｓ ＭＳ 多 用 户 Ｍｌ ． ｕ ｍ— Ｅ ｎ ＭＯ训 练 序 列 与数 据 功 率 联 合 优 化
王 丽 ，， 胡捍 英 ， 唐 其辉 ２ ， 张建 安 ２
（ ．信 息 工程 大 学 信 息 工 程学 院 ，河 南 郑 州 ４ ００ ；２ １ ５ ０２ ．信 息 工 程 大 学 电子 技 术 学 院 昆 明分 院 ， 云 南 昆 明 ６０ ３ ） ５０ １
统 和 容 量之 间的 关 系 ，但 是 该方 法 也 未考 虑 信 道 相关 性 ，没 有考 虑 系 统 的误 码 率 性 能 。 文 献 ［】 明 了多用 户 ＭＩ 的上 下 行链 路 的 ｓｍ— Ｅ存在 对 偶 性 。文献 ［］ 一 步证 明 了在存 在 ８证 ＭＯ ｕ ＭＳ ９进
信 道 估 计误 差 时 ，上 下 行 ｓｍ． Ｅ 对 偶性 仍 然 成立 。本 文进 一 步 扩 展对 偶 性 成 立 的 范 围 ，证 明在 空 ｕ ＭＳ
摘 要 ｔ本 文研 究了多用 户 ＭＩ 系统 中基 于 Ｓ ｍ． Ｅ最小准 则预编 码的训练 序列 与数据 联合功 率分配 问题 。考 ＭＯ ｕ ＭＳ
虑 信 道 空 间相 关 性 ，采 用 ＭＭＳ Ｅ准 则 进 行 信 道 估 计 ，在 训 练 序 列 与 数 据 总 功 率 一 定 的 条 件 下 ，通 过 分 析 上 下 行 链 路 存 在 ＭＳ Ｅ对 偶 性 ， 将 下 行 Ｓ ｍ． Ｓ ｕ Ｍ Ｅ最 小 化 转 化 为 上 行 Ｓ ｍ— Ｅ最 小 化 问题 。然 后 推 导 了 在 发 送 端 存 在 相 关 性 时 该 功 ｕ ＭＳ 率 联 合 优 化 的 闭式 解 。 相 关 性 越 强 或 者 平 坦 块 衰 落 块 长 度 越 长 ， 分 配 给 训 练 序 列 的 总 功 率 就 越 多 。 仿 真 结 果 也 表 明 ，