A Low-Complexity Cache-Aided Multi-antenna Content Delivery Scheme
我们研究了在单小区网络中的下行链路波束成形与多天线基站（BS）服务缓存使能的用户。对于系统中文件的给定公共速率，我们首先将在BS处具有波束成形的最小发射功率公式化为非凸优化问题。这对应于一个多播问题，其中一个固定的解决方案，可以有效地通过连续凸逼近（SCA）。据观察，问题的复杂性随着在每个时隙中传递给每个用户的子文件的数量而呈指数增长，子文件本身随着系统中的用户数量而呈指数增长。因此，我们引入了一个低复杂度的替代方案，通过分时，限制了用户在每个时隙可以接收的子文件的数量。数值仿真结果表明，与联合传输所有子文件相比，降低复杂度的波束形成方案具有最小的性能差距，并且在具有足够空间自由度的所有SNR和速率值下，以及在空间自由度数量有限的高SNR/高速率情况下，其性能优于现有技术的低复杂度方案。
2019-05-16 cs.IT math.IT
Joint Fronthaul Multicast and Cooperative Beamforming for Cache-Enabled Cloud-Based Small Cell Networks: An MDS Codes-Aided Approach
基于云的小小区网络（C-SCN）的性能高度依赖于容量受限的前传，当其饱和时，其降低服务质量。编码缓存是解决这些挑战的一种有前途的方法，因为它为前传多播和协作传输提供了大量的机会。本文研究了一种支持缓存的C-SCN，其中小小区基站（SBS）通过前传连接到中央处理器，并且可以通过应用最大距离可分离（MDS）码来预取流行内容。为了充分利用前传多播和协作传输的优点，首先提出了一种基于MDS码辅助的传输方案。我们通过联合优化前传带宽分配、SBS集群和波束成形来制定问题以最大限度地减少内容交付延迟。为了有效地解决由此产生的非线性整数规划问题，我们提出了一个基于惩罚的设计，利用变分重新制定的二元约束。为了改善基于惩罚的设计的解决方案，贪婪SBS聚类设计也被开发。最后，给出了最优解的封闭形式，通过该封闭形式可以量化MDS码的优点。仿真结果表明，所提出的MDS码辅助传输方案的显着优势。
2019-07-20 cs.IT eess.SP math.IT
A Layered Caching Architecture for the Interference Channel
最近的工作已经研究了在干扰信道中高速缓存的益处，特别是通过在发射机处放置高速缓存。在本文中，我们研究了两个用户的高斯干扰信道中，缓存放置在发送器和接收器。我们提出了一个分离的策略，划分物理层和网络层。虽然自然分离的方法可能是在网络层将物理层抽象为几个独立的位管道，但我们认为这是低效的。相反，我们提出的分离方法在网络层暴露了相互作用的比特管道，这样接收器就可以观察到相关（但不相同）的量。我们在这个分层架构中找到最佳策略，并计算它所实现的自由度。最后，我们表明，分离是最佳的接收器缓存是大的制度。
2016-05-05 cs.IT math.IT
Low-complexity Linear Multicast Beamforming for Cache-aided MIMO Communications
针对缓存辅助 MIMO 编码缓存系统，本文提出低复杂度线性多播波束成形方案，支持部分重叠用户组并避免接收机 SIC，利用交替优化、SCA 和快速拉格朗日算法最大化对称速率。
2023-12-05 cs.IT eess.SP math.IT
Optimized Base-Station Cache Allocation for Cloud Radio Access Network with Multicast Backhaul
云无线电接入网络（C-RAN）的性能受到连接集中式处理器（CP）与基站（BS）的回程链路的有限容量的限制，特别是当回程在无线介质中实现时。本文提出了使用无线多播与BS缓存，其中BS预存储流行文件的内容，以增加C-RAN的回程。针对由单个基站集群和无线回程组成的下行链路C-RAN，研究了基站之间的最优缓存分配策略和CP处的最优组播波束赋形传输策略，使得用户请求的消息以最有效的方式从CP传送到基站。我们首先陈述基于联合高速缓存-信道编码方案的多播回程速率表达式，这意味着较大的高速缓存大小应当被分配给具有较弱信道的BS。然后，我们制定了一个两个时标的联合缓存大小分配和波束成形设计问题，其中缓存是离线优化的长期信道统计信息的基础上，而波束成形器的设计在文件传输阶段的基础上的瞬时信道状态信息。通过利用样本近似方法和交替方向乘法器（ADMM）的方法，我们开发了高效的算法优化缓存大小之间的BS分配，并量化多少缓存应该分配给较弱的BS。我们进一步考虑的情况下，多个文件具有不同的流行度，并表明，它通常不是最佳的完全缓存最流行的文件第一。数值结果表明，优化后的缓存大小分配方案的性能显着改善均匀分配和其他启发式计划。
2018-04-28 cs.IT math.IT
Optimal Bandwidth Allocation for Multicast-Cache-Aided on-Demand Streaming in Wireless Networks
我们认为一个混合的流媒体内容传输方案，结合缓存启用的正交多点组播（OMPMC）和按需单点单播（SPUC）传输异构网络。OMPMC服务通过整个网络向感兴趣的用户发送缓存的文件，并且将该服务不满意的用户分配给SPUC服务以单独地服务。SPUC从核心网络获取所请求的文件，并使用蜂窝波束成形传输将它们单播到UE。我们优化的交付方案，以最大限度地减少网络中的平均资源消耗。我们制定了一个约束优化问题的缓存放置和资源分配的OMPMC组件，以及多用户波束形成方案的SPUC组件。我们应用路径跟踪方法来找到最佳的流量卸载解决方案。该解决方案描绘了消耗的资源总量和服务中断概率之间的对比。仿真结果表明，该混合方案提供了一个更好的权衡网络范围内消耗的资源量和服务中断概率，从文献中的计划相比。
2022-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Quality Multicast Beamforming based on Scalable Video Coding
在本文中，我们考虑多质量多播波束成形的视频流从多天线基站（BS）的多个单天线用户接收不同质量的相同的视频流，通过可伸缩视频编码（SVC）。利用SVC的分层结构，并利用叠加编码（SC）以及连续干扰消除（SIC），我们提出了一种基于层的多质量组播波束形成方案。为了降低复杂度，我们还提出了一种基于质量的多质量组播波束形成方案，该方案进一步利用了SVC的分层结构和所有用户的质量信息。在每种方案下，对于给定的所有用户的质量要求，我们将相应的最优波束形成设计表示为一个非凸的功率最小化问题，并得到了一类特殊情况下的全局最优解和一般情况下的局部最优解.然后，我们表明，基于质量的功率最小化问题的最小总传输功率是相同的基于层的功率最小化问题，虽然前者招致较低的计算复杂性。接下来，我们考虑最佳的联合层选择和基于质量的多质量多播波束成形设计，以最大化总效用，表示在给定的最大传输功率预算下所有用户对接收视频质量的满意度，这通常是NP-困难的。通过利用基于质量的功率最小化问题的最优解，我们开发了一个贪心算法，以获得一个接近最优的解决方案。最后，数值结果表明，所提出的解决方案实现了更好的性能比现有的解决方案。
2017-07-15 cs.IT math.IT
Backhaul Traffic Balancing and Dynamic Content-Centric Clustering for the Downlink of Fog Radio Access Network
最近，已经提出了云无线电接入网络（C-RAN）的演进，称为雾无线电接入网络（F-RAN）。与C-RAN相比，F-CAN中的无线电单元（RU）配备了本地缓存，可以存储一些经常请求的文件。在下行链路中，请求相同文件的用户形成多播组，并且由RU的集群协作地服务。请求的文件可以在此群集的缓存中本地获得，也可以通过回程从中央处理器（CP）获取。因此，缓存一些频繁请求的文件可以大大减少回程链路的负担。集群中是否应涉及特定RU以服务多播组取决于其回程容量、请求的文件、缓存的文件和信道。因此，它需要优化。在本文中，我们研究的联合设计多播波束成形，动态分簇和回程流量平衡。波束成形和集群联合优化，以最大限度地减少功耗，同时要满足每个用户的QoS和每个回程链路上的流量是根据其容量平衡。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Exploiting Reconfigurable Intelligent Surfaces in Edge Caching: Joint Hybrid Beamforming and Content Placement Optimization
边缘缓存可以有效地减少核心网的回程负担，提高无线边缘节点的服务质量。然而，当卸载链路处于深度衰落时，边缘缓存的有益作用不能完全实现。幸运的是，无线传播环境引起的损伤可以通过可重构智能表面（RIS）来修复。本文提出了一种新的RIS辅助边缘缓存系统，其中网络成本最小化问题，制定优化内容放置在缓存单元，主动波束形成在基站和被动相移在RIS。在将内容放置子问题与混合波束形成设计解耦后，我们提出了一种交替优化算法来解决主动波束形成和被动相移问题。对于主动波束形成，我们将问题转化为半定规划（SDP），并证明了SDP的最优解总是秩1。对于被动相移，我们引入块坐标下降法交替优化辅助变量和RIS相移。在此基础上，提出了一种基于流形优化的共轭梯度算法来处理非凸单位模约束。数值结果表明，我们的RIS辅助边缘缓存设计可以有效地降低回程容量和功耗方面的网络成本。
2020-11-07 cs.IT math.IT
Secure and Energy-Efficient Transmissions in Cache-Enabled Heterogeneous Cellular Networks: Performance Analysis and Optimization
本文研究了由宏基站和多个小基站（SBS）组成的支持缓存的异构蜂窝网络的物理层安全。我们研究了一个联合设计的缓存位置和文件传输实现安全和节能的传输对随机分布的窃听。我们提出了一种新的混合“最流行的内容”和“最大的内容多样性”缓存放置策略来分发不同流行的文件。根据所请求的文件的可用性和位置，我们采用三种合作传输方案，即分布式波束成形，频域正交传输，最佳SBS中继，分别。我们推导出解析表达式的连接中断概率和保密中断概率为每个传输方案。之后，我们设计了最佳的传输速率和缓存分配，以实现最大的整体保密吞吐量和保密能量效率，分别。数值结果验证了理论分析的正确性，并证明了混合缓存策略的优越性.
2018-09-22 cs.IT math.IT
Hypergraph-Based Analysis of Clustered Cooperative Beamforming with Application to Edge Caching
蜂窝网络中分簇协作波束形成的性能评估通常需要求解复杂的非凸优化问题。在这封信中，提出了一个基于超图形式主义的框架，使派生的性能表征的集群合作波束形成的每用户自由度（DoF）通过有效的解决方案的着色问题。一个新兴的场景，其中集群的合作基站（BS）的出现是由蜂窝网络与边缘缓存。事实上，共享相同的所请求的文件的BS的集群可以联合地对对应的编码信号进行波束成形。基于这一观察，所提出的框架被应用于获得定量的见解，在具有边缘缓存的蜂窝系统中的缓存和回程资源的最佳使用。数值例子来说明所提出的框架的优点。
2015-10-21 cs.IT cs.NI math.IT
Delivery Time Minimization in Edge Caching: Synergistic Benefits of Subspace Alignment and Zero Forcing
下一代通信系统的新兴趋势是为网络边缘提供附加能力，诸如高速缓存形式的附加存储资源，以减少文件递送延迟。为了调查这方面，我们研究了一个中央基站，$M$收发器和$K$接收器组成的高速缓存辅助无线网络的基本限制从延迟为中心的角度。我们使用归一化的传输时间（NDT）来捕获最坏情况下的文件请求模式在高信噪比（SNR），归一化相对于参考无干扰系统与无限的收发器缓存功能的每比特延迟。对于满足$M+K\leq 4$的$M=\{1,2\}$和$K=\{1,2,3\}$的各种特殊情况，我们建立了缓存存储和延迟之间的最佳折衷。通过建立一个新的逆（对于任意$M$和$K$）和NDT上的可互换性方案，可以促进这一点。我们的可扩展性方案是多播、迫零波束成形和干扰对齐的协同组合。
2017-11-07 cs.IT math.IT
BEAMWAVE: Cross-Layer Beamforming and Scheduling for Superimposed Transmissions in Industrial IoT mmWave Networks
物联网设备在工业4.0中的无处不在预计将促进更高的可靠性，安全性和效率。然而，互连大量的无线设备而不危及系统性能证明是具有挑战性的。为了满足未来工业的需求，我们研究了毫米波段分层复用（LDM）系统中波束形成和调度的跨层设计。调度是至关重要的，因为工业环境中的设备预计将迅速激增。此外，高性能波束成形是必要的，以确保可扩展性。通过采用LDM，可以非正交地叠加多个传输。具体来说，我们认为一个优越的重要性控制组播消息需要无处不在的所有设备和重要性的私人单播消息的目标是一个子集的预定设备。由于NP困难，我们提出了BEAMWAVE，它将问题分解为波束形成和调度。通过仿真，我们表明，BEAMWAVE达到近最优，优于其他竞争计划。
2021-08-09 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Base Station Clustering and Beamforming for Non-Orthogonal Multicast and Unicast Transmission with Backhaul Constraints
对在蜂窝网络中提供多播服务的需求持续且快速地增长。在这项工作中，我们提出了一个非正交传输框架的分层复用（LDM）的基础上，支持组播和单播服务，同时在合作的多小区蜂窝网络有限的回程容量。我们采用两层LDM结构，其中第一层用于组播服务，第二层用于单播服务，并且这两层与不同的波束形成器叠加。每个用户首先解码多播消息，减去它，然后解码其专用单播消息。我们制定了一个联合多播和单播波束成形问题，自适应基站集群，其目的是最大限度地提高加权总和的组播速率和单播速率下每BS的功率和回程约束。为了解决这个问题，我们首先开发了一个分支定界算法来找到它的全局最优解。然后，我们将问题转化为稀疏波束形成问题，并提出了一种基于凹凸过程的低复杂度算法。仿真结果表明，所提出的基于LDM的非正交方案的正交方案的可实现的组播-单播速率区域的显着优势。
2018-07-16 cs.IT math.IT
Throughput Maximization of Network-Coded and Multi-Level Cache-Enabled Heterogeneous Network
支持多级缓存（MLCE）的网络的最大优势之一是将内容推到网络边缘附近，并在多个发射机处主动缓存它们（即，小型基站（SBS）、无人驾驶飞行器（UAV）和启用高速缓存的设备到设备（CE-D2 D）用户）。因此，减轻了核心网络与大量发射机之间的前传拥塞。为了这个目标，我们利用网络编码（NC）调度一组用户到同一个发射机。针对这一点，我们考虑吞吐量最大化问题，优化联合网络编码的用户调度和功率分配，受到前传容量，发射功率和NC约束。鉴于问题的棘手性，我们将其解耦为两个独立的子问题。在第一个子问题中，我们考虑了网络编码的用户调度问题，对于给定的功率分配，而在第二子问题中，我们使用NC产生的用户调度优化的功率水平。我们设计了一个创新的\textit{two-layered rate-aware NC (RA-IDNC)}图来解决第一个子问题，并使用迭代函数评估（IFE）的方法来评估第二子问题。仿真结果描绘的吞吐量增益所提出的方法在现有的解决方案。
2021-02-05 cs.IT math.IT
Joint Long-Term Cache Allocation and Short-Term Content Delivery in Green Cloud Small Cell Networks
近年来，移动数据流量呈指数级增长，这可能导致无线网络上的严重流量燃烧和相当大的功率消耗。网络致密化和边缘缓存是解决这些挑战的有效方法。在这项研究中，我们研究了联合长期缓存分配和短期内容交付云小小区网络（C-SCN），其中多个小小区BS（SBS）通过前传连接到中央处理器，可以存储流行的内容，以减少网络中的重复传输。因此，通过在服务质量（QoS）和存储约束下联合优化多播波束成形、BS聚类和高速缓存分配来制定长期功率最小化问题。由此产生的混合时标设计问题是一个anticausal问题，因为最佳的缓存分配取决于未来的文件请求。为了解决这个问题，提出了一种两阶段的优化方案，利用用户的请求和信道状态信息的历史知识。具体地说，在线内容交付的设计与惩罚为基础的方法，并定期缓存更新优化与分布式交替的方法。仿真结果表明，该方案显着优于传统的计划，并表现出非常接近基因辅助的低缓存区的下限。
2019-04-24 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Layered Transmission in Multicast Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文考虑了无线同步信息和功率传输的安全分层传输系统的下行链路多播发射波束成形。我们研究了在存在被动窃听者和能量收集接收器的情况下，最小化总发射功率的功率分配算法设计。该算法设计被表述为非凸优化问题。我们的问题制定促进了能源信号的双重使用，提供安全的通信和促进有效的能源传输。此外，我们考虑到在空闲的接收器和异构的服务质量服务质量（QoS）的多播视频接收器的能量收集所需的最小功率。鉴于问题的棘手性，我们重新考虑的问题，通过替换一个非凸的概率约束与凸的确定性约束。然后，半定规划松弛（SDR）的方法被采用，以获得重新制定的问题的上解。随后，充分条件的全局最优解的重新制定的问题。此外，我们提出了两个次优的功率分配方案的上界解的基础上。仿真结果表明，所提出的方案相比，各向同性能量信号产生的优异性能和显着的发射功率节省。
2014-01-17 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Unicast and Broadcast Transmission via Joint Beamforming and LDM in Cellular Networks
有限的带宽资源和更高的能源效率的要求，促使将多播和广播传输到下一代蜂窝网络架构，特别是多媒体流应用。分层复用（LDM）（NOMA的一种形式）通过同时使用相同的频率和时间资源用于多个单播或广播传输，可以相对于传统的正交频分复用（FDM）或时分复用（TDM）潜在地提高单播吞吐量和广播覆盖。在本文中，基于FDM的单播和广播传输在蜂窝网络中的性能进行了研究，假设一个单频网络（SFN）操作的广播层，同时允许任意集群的基站（BS）之间的合作，用于传输单播数据流。单播和广播层之间的波束成形和功率分配，在LDM文献中所谓的注入水平，优化的目的是在用户特定的单播速率和公共广播速率的约束下最小化总功率。不完美的信道编码和不完美的CSI的影响也进行了研究，以获得在实际系统中的鲁棒实现的见解。非凸优化问题是通过逐次凸逼近（SCA）技术来解决的。性能上界也提出了通过$\rm{S}$的程序，然后半定松弛（SDR）。最后，提出了一种基于对偶分解的解决方案，以促进LDM的高效分布式实现，其中最佳单播波束成形向量可以由协作BS在本地获得。数值结果，这表明所提出的界限的紧密性，因此所提出的解决方案的近最优性。
2019-04-03 cs.IT math.IT
Wireless-Powered Cooperative Communications: Power-Splitting Relaying with Energy Accumulation
针对无线供电多中继协作网络，提出了一种基于分布式波束赋形的功率分配中继策略。与传统的无电池PS中继策略不同，在所提出的策略中，收集的能量被优先用于功率信息中继，而剩余的能量在电池的帮助下被积累和存储以供将来使用，这支持收集的能量的有效利用。然而，由于包括充电和放电的电池操作，PS影响后续时隙的吞吐量。为此，PS和电池操作与分布式波束成形相结合。一个吞吐量优化问题，将这些耦合操作制定，但它是棘手的。为了解决优化的棘手性，提出了一种分层优化方法，以实现与非因果信道状态信息（CSI）的最佳联合PS和电池操作设计，其中PS和电池操作可以以分解的方式进行分析。然后，一般情况下与因果CSI被认为是，所提出的分层优化方法是通过利用CSI的统计特性扩展。为了达到更好的性能和复杂度之间的权衡，贪婪的方法，不需要后续时隙的信息。仿真结果揭示了所提出的策略的性能上界和下界，分别达到分层优化方法与非因果CSI和贪婪的方法。此外，该策略优于传统的PS为基础的中继没有能量积累和时间切换为基础的中继策略。
2016-01-04 cs.IT math.IT
Beamforming in Wireless Coded-Caching Systems
Ericsson AB（爱立信公司）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Ericsson Research（爱立信研究院）
本文研究集成波束赋形与编码缓存的无线传输网络架构，提出基于遗传算法的波束优化方案，有效提升多播机会、抑制干扰并显著降低峰值回程流量。
2023-09-11 cs.IT cs.LG cs.NI
Cache-Aided Interference Management with Subexponential Subpacketization
考虑由$K_T$发射机和$K_R$接收机组成的干扰信道，具有AWGN噪声和复信道增益，并且系统中具有$N$文件。在称为\textit{one-shot}方案的一类方案下，该信道的单次$\mathsf{DoF}$是当$\mathsf{SNR}$变大时可以同时服务的接收机的最大数量，其中错误概率为零。考虑存在可以分别存储库的部分$\frac{M_T}{N}$和部分$\frac{M_R}{N}$的发送器和接收器侧高速缓存。这种高速缓存辅助干扰信道设置的最新工作表明，使用精心设计的预取（高速缓存）阶段，以及与发射机处的波束成形系数的适当选择相结合的一次性编码递送方案，我们可以实现$t_T+t_R$的$\mathsf{DoF}$，其中$t_T=\frac{M_T K_T}{N}$和$t_R=\frac{M_R K_R}{N},$被证明几乎是最优的。现有的方案涉及将文件分割成$F$子文件（参数$F$称为\textit{subpacketization}），其中$F$可以非常大（实际上，对于大的$K_R$，在恒定的高速缓存分数下，它在$K_R$中变成指数）。在这项工作中，我们的第一个贡献是一个计划，实现了相同的$\mathsf{DoF}$的$t_T+t_R$与一个较小的子包比以前的计划。我们的第二个贡献是一个新的编码缓存方案的干扰信道的基础上，在有限域上的投影几何实现了一次性$\mathsf{D…
2019-04-10 cs.DM cs.IT math.IT
Low-Complexity Multi-Antenna Coded Caching Using Location-Aware Placement Delivery Arrays
本文提出位置感知放置交付阵列（LAPDA）和加权最大最小预编码，实现低复杂度多天线编码缓存，在非均匀缓存下显著降低平均及95百分位交付时间。
2023-07-09 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling, Analysis, and Optimization of Caching in Multi-Antenna Small-Cell Networks
在传统的高速缓存使能的小小区网络（SCN）中，由于内容中心基站关联，用户可能遭受强干扰。这可能会降低多个小型基站（SBS）之间的协作内容缓存（包括概率缓存和编码缓存）的优势。在这项工作中，我们通过在每个SBS部署多个天线进行干扰管理来解决这个问题。考虑两种类型的波束成形。一个是匹配滤波器（MF），以加强有效的信道增益的期望信号，另一个是迫零（ZF），以消除在选定的SBS合作组内的干扰。我们将这两种波束形成技术应用于概率缓存和编码缓存，并使用随机几何进行性能分析。我们得到精确的和近似的紧凑的积分表达式的系统性能测量的平均分数卸载流量（AFOT）和平均遍历频谱效率（AESE）。基于这些表达式，我们然后优化AFOT或AESE最大化的缓存参数。对于概率缓存，最佳的缓存解决方案。对于编码缓存，提出了一种有效的基于贪婪的算法。数值结果表明，多天线可以提高概率缓存和编码缓存的优势，传统的最流行的缓存与波束形成的适当使用。
2019-08-19 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Resource Management in Downlink Cache-Enabled Multi-Cloud Radio Access Networks
针对支持缓存的MC-RAN，本文提出基于FP、SICA和$l_0$-范数近似的分布式资源分配与波束成形算法，以在前传和功率约束下提升能量效率并抑制大规模干扰。
2021-10-11 cs.IT math.IT
Secure High-Resolution ISAC via Multi-Layer Intelligent Metasurfaces: A Layered Optimization Framework
Columbia University（哥伦比亚大学）；Imam Khomeini International University（伊玛目霍梅尼国际大学）；Qatar University（卡塔尔大学）
本文提出通过多层智能超材料实现安全高分辨率ISAC的分层优化框架，提升感知精度和保密率。
2026-02-16 cs.IT cs.SY eess.SP
Dynamic MIMO Architecture Design for Near-Field Communications
本文提出一种动态混合波束赋形架构，通过减少射频链数量并优化波束赋形，在近场MIMO网络中实现空间复用与功耗的权衡，并设计了连续和离散移相器下的高效算法。
2023-12-25 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Transceiver Design for Wireless Sensor Networks through Block Coordinate Descent Optimization
本文考虑了无线传感器网络中的联合收发器设计，其中多个传感器观测相同的物理事件，并将其污染的观测值发送到一个融合中心，所有节点都配备了多个天线和线性滤波器。在均方误差（MSE）准则下，联合波束形成设计问题可以表示为一个非凸优化问题。为了解决这个问题，提出了各种块坐标下降（BCD）算法，并仔细检查收敛性。首先，我们提出了一个两块坐标下降（2-BCD）算法，迭代设计所有的波束形成器和线性接收器，这两个子问题是凸的，并保证极限点的收敛到稳定点。此外，针对单个波束形成器的优化问题，给出了完整的解决方案。在此基础上，提出了多块坐标下降算法。通过在2-BCD框架下循环更新每个单独的波束形成器来解决联合波束形成器的设计，产生了分层BCD算法，该算法保证收敛到稳定点。此外，本文还研究了一类基于广义本质循环更新规则的多重BCD码算法。如将看到的，通过适当地调整单个波束形成器的更新，可以获得快速收敛、高效和稳定点实现的算法。大量的数值结果来验证我们的研究结果。
2015-06-18 cs.IT math.IT
