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基于结构相似性的最优弱迫零预编码器设计

周伦雄  
【摘要】:在多用户MIMO无线传输系统中,迫零预编码作为一种实现最简单的预编码方式,可以有效的去除用户之间存在的符号间干扰(ISI)和信道间干扰(ICI),得到广泛关注。传统的迫零预编码器设计大多是以功率信噪比(SNR)最大化或均方误差(MSE)最小化为优化目标,并不能保证信号的结构信息。本文针对基于SNR和MSE的预编码器在图像传输上的不足,提出了基于图像结构相似性(Structural Similarity Index,SSIM)的弱迫零预编码器的设计方法。本文主要工作如下:1.在总功率限制或单天线功率限制条件下,提出了一种基于SSIM的因果弱迫零预编码器设计算法。我们根据信道传递函数的状态空间表示和弱迫零条件,给出预编码器的参数化表达式,将预编码器的设计问题转化为最优参数的求解,并且采用了多项式拟合的方法,将以SSIM为指标设计预编码器时的非凸问题转化为凸优化问题,最后使用凸优化工具箱求解最优参数。实验结果表明,所提出的因果迫零预编码器能满足基站的功率限制,并且可以得到更高的峰值信噪比和SSIM值。2.针对预编码器由于因果性的限制而无法得到更高性能的问题,进一步提出了一种基于SSIM指标的非因果迫零预编码器。类似于因果预编码器的设计方法,我们推导出非因果预编码器的参数化表示,分别在总功率受限和单天线功率受限的条件下求解出最优参数。实验结果表明,基于SSIM的非因果弱迫零预编码具有更好的性能。


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