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高能效大规模天线阵列架构下的符号级预编码关键技术研究

批准号:
62101422
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李昂
依托单位:
学科分类:
移动通信
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李昂

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
大规模天线阵列被广泛认为是未来蜂窝移动通信系统中必不可少的关键技术之一,能显著改善小规模天线阵列系统的通信性能。理想大规模天线阵列硬件开销大、能耗高,在极大提高运营商成本的同时难以满足未来绿色通信的要求。因此,大规模天线阵列技术在蜂窝移动通信系统中应用的瓶颈主要在于能耗。高能效架构是缓解大规模天线阵列硬件成本和能耗问题的有效方案,然而高能效架构引入的信号失真和非线性等问题会使通信系统的性能严重恶化。本课题以未来移动通信系统的技术需求为背景,以基于有益干扰的符号级预编码技术为核心,以实现高能效和高性能的大规模天线阵列通信为目标,设计基于符号级预编码的多用户传输方案,改善高能效大规模天线阵列系统的通信性能和能效,进一步促进其在实际无线通信系统中的部署。本研究对大规模天线阵列的高能效架构与传输方案设计具有重要的研究意义和应用价值。
英文摘要
Large-scale antenna array has been widely acknowledged as one of the key enabling techniques for future wireless cellular communication systems, which is able to improve the performance of small-scale MIMO systems significantly. However, the practical implementation towards ideal fully-digital architectures results in prohibitive hardware expenditures and power consumption, which increases the operational cost for wireless service providers and meanwhile does not meet the future 'Green Communications' concept. Therefore, the main bottleneck for the application of large-scale antenna arrays in cellular mobile communication systems is the power consumption. Power-efficient architectures are effective solutions to the above issue, but the incurred hardware impairments such as signal distortion and nonlinearity will severely deteriorate the system performance. Therefore, following the technical requirements of future mobile communication systems and targeting at the realistic implementation of large-scale antenna arrays, this project aims to design advanced multi-user transmission techniques based on interference exploitation symbol-level precoding to improve the performance of power-efficient architectures, further motivating the practical deployment of power-efficient large-scale antenna arrays. The study of this project is of great academic significance and industrial impact for power-efficient architectures and transmission design of large-scale antenna arrays.
本课题以未来移动通信系统的技术需求为背景,以符号级预编码技术为核心,以实现高能效和高性能的大规模天线阵列通信为目标,分别针对模拟数字混合架构、低比特数模转换器架构及非线性功率放大器架构,设计基于符号级预编码的多用户传输方案,提高以上三种高能效大规模天线阵列架构的传输性能。项目执行期间,严格按照研究计划执行,已完成研究计划中所提出的目标。项目分析了符号级预编码体制下功率最小化问题和信干噪比均衡问题之间的对偶关系,证明了二者互为反问题,完善了符号级预编码理论体系。进一步证明了功率最小化问题的可分离特性,根据可分离特性设计了并行化求解方法,提升了符号级预编码问题的求解效率。项目提出了可重构阵列架构下的符号级混合预编码方案,通过调整发射阵列的辐射方向图,主动调控无线信道中各散射路径的辐射功率。项目推导出了最优信道协方差矩阵的矩阵结构,为符号级预编码的理想信道条件提供了理论见解,并据此提出了相应的辐射方向图设计方法。项目提出了一种基于有益干扰思想和ADMM框架的1比特预编码算法,利用ADMM框架,将全局问题分解为多个较小、较容易求解的局部子问题,并通过协调子问题的解得到全局问题的近似最优解。在ADMM框架的每次迭代中,推导出每个子问题的闭式解,实现对所提出的基于ADMM的迭代算法的高效求解。项目针对采用非理想功率放大器的大规模MIMO架构,提出了一种高效能符号级预编码方案,将PA的非理想特性引入预编码方案设计中,基于CI条件构建SLP优化问题,提出了基于交替优化框架的迭代算法,并进一步提出了不依赖迭代的低复杂次优求解方法。项目执行期间,以符号级预编码为主题发表SCI收录期刊论文14篇,国际会议论文15篇,申请/授权7项国家发明专利。依托本项目取得的研究成果,项目负责人以第一完成人获陕西省自然科学二等奖,以第一完成人获陕西高等学校科学技术研究优秀成果一等奖。
基于梯度力-化耦合重建微环境诱导牙周复合体再生的基础研究
  • 批准号:
    82370939
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    48万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李昂
  • 依托单位:
方向图可重构MIMO通信系统的物理层关键技术研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    49万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李昂
  • 依托单位:
基于KDM4B-DLX3通路的颌骨调控牙齿早期发育的表观遗传学机制研究
  • 批准号:
    82071078
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    李昂
  • 依托单位:
lncRNA靶向调控miR-133b在小型猪牙胚早期发育中的作用机制
  • 批准号:
    81670955
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    李昂
  • 依托单位:
国内基金
海外基金