基于非完美信道狀態(tài)信息的多播系統(tǒng)容量優(yōu)化研究.pdf

1、近年來無線通信發(fā)展迅速，無線終端尤其是智能終端的廣泛使用給人們的生活和工作帶來了更多的可能，種類繁多的應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生并且層出不窮，遍布于社會生活的各個角落。各種信息依靠網(wǎng)絡(luò)承載傳播導(dǎo)致業(yè)務(wù)量的不斷攀升，以及新型多媒體的迅速普及等因素，傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式承載的業(yè)務(wù)量并不能很好的滿足日益增長的需求，點(diǎn)對多點(diǎn)的多播業(yè)務(wù)傳輸方式自然而然受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注：一方面，在迅速增長的移動數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，視頻流量占據(jù)一半以上的份額，其中很多業(yè)務(wù)

2、是需要傳輸相同數(shù)據(jù)內(nèi)容給某一類用戶，例如視頻點(diǎn)播、手機(jī)電視、遠(yuǎn)程教育等；另一方面，考慮無線信道本身，利用空間電磁波傳輸使得其本身具備廣播屬性，擁有權(quán)限的用戶可以同時接收同一站點(diǎn)發(fā)出的信息。
　　本文通過對多播系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，基于發(fā)射端已知非完美信道狀態(tài)信息，在不同場景下建立容量優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用凸優(yōu)化理論求解相應(yīng)優(yōu)化問題以獲得發(fā)射策略，通過仿真分析性能。具體工作內(nèi)容為：首先，分析接收用戶配置單天線的場景，利用反饋的瞬時信道狀態(tài)信

3、息，綜合考慮反饋信息的非完美性，在一定發(fā)射功率限制的前提下，建立最大化最差信道用戶容量的優(yōu)化模型，證明其為凸優(yōu)化問題，再利用凸優(yōu)化算法進(jìn)行高效求解，獲得決定發(fā)射策略的發(fā)射方差；其次，為克服最大化最差用戶信道容量模型受限于最差用戶信道狀態(tài)的缺點(diǎn)，建立系統(tǒng)和容量最大化模型，該模型犧牲所有用戶均能可靠接收的性能，換來系統(tǒng)吞吐量的提升，針對造成的這一問題可考慮結(jié)合其他策略實(shí)現(xiàn)信道條件很差的用戶可靠接收信息，如混合自動重傳請求或另外分配單播信道。

4、然后，針對該系統(tǒng)和容量最大化模型進(jìn)行分析，證明在低信噪比情況下該問題可轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題，利用CVX高效求解低信噪比下系統(tǒng)和容量最大化模型；最后，分析接收用戶配置多根天線的場景，此時由于反饋量的增加帶來的系統(tǒng)開銷和時延導(dǎo)致反饋瞬時信道狀態(tài)信息并不劃算，本文利用相關(guān)統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息對信道進(jìn)行建模，建立功率約束下的最大化系統(tǒng)和容量模型，利用已知的統(tǒng)計(jì)信道狀態(tài)信息簡化優(yōu)化問題，通過統(tǒng)計(jì)分析得到系統(tǒng)和容量的一個下界的解析表達(dá)式，求解滿足限制條件下