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联合传输/接收波束成形设计的基本理论刻画取得重要进展
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  2011-10-08 | 编辑:文\材料环境研究部

  5月18日,2011年IEEE国际通信大会(ICC)最佳论文奖评选揭晓,刘亚锋博士和其导师戴彧虹研究员、美国明尼苏达大学罗智泉教授合作的论文“Max-Min Fairness Linear Transceiver Design for a Multi-User MIMO Interference Channel”获此殊荣。该论文给出了联合传输/接收波束成形设计的基本理论刻画,并针对性地给出了有效的计算方法。这是国内大陆学者在ICC 2011会议唯一获奖论文,也是通信领域信号处理方向的唯一获奖论文。

  在无线通信中,处在小区边沿的用户常常会受到来自其他小区的严重干扰,刘戴罗考虑利用合作波束成形的方法来提高处在小区边沿用户的传输速率。给定精确的信道状态信息,这个问题建模为在满足每个基站功率约束条件下的系统效用函数最大化问题。罗智泉和张树中分析了在单天线情况下此问题的计算复杂性,他们也因为此工作获得了2009年IEEE信号处理学会颁发的最佳论文奖。

  论文证明,在多天线情况下(传输端的天线数大于等于2)调和平均和几何平均这两个效用函数准则下的最优合作波束成形设计问题是NP-难的,这一结果完全不同于单天线时的结果。同时,对于一般的效用函数,他们提出了一种非精确的循环坐标下降法,并证明了此方法全局收敛到原问题的稳定点。在实际应用中,提出算法的最大优点在于,只需要交换少量的信息,每个基站就可以调整各自的波束成形向量。数值试验表明提出的算法是非常有效的。这一工作(“Coordinated Beamforming for MISO Interference Channel: Complexity Analysis and Efficient Algorithms”)于2011年3月在“IEEE Transactions on Signal Processing”杂志上发表。审稿人的意见是:论文结论非常重要,方法非常有趣。目前为止,他们在MISO干扰信道中合作波束成形复杂性分析和算法设计方面的工作已经被多位IEEE会士和最佳论文奖获得者等引用十二次。此文在2010年度北京运筹学会青年优秀科技论文评比中,初评为唯一的一等奖。

  他们的另一个工作是关于多用户多输入多输出干扰信道的。V.Cadambe和S.Jafar证明了干扰对齐能够使得多用户时变信道无干扰的传输最多一半的信号数。此工作获得了2009年IEEE信息论学会颁发的最佳论文奖。他们在其文章中多次指出判断常系数MIMO干扰信道下的干扰对齐可行性问题是一个公开问题。论文完备地刻画了这一问题的计算复杂性。此工作于2011年6月发表在“IEEE 12th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communication”上。审稿人认为他们的分析非常的清晰完整。同时,他们也考虑了在max-min准则下的联合传输/接收波束成形设计问题。证明在MIMO干扰信道中,给定一组SINR目标,判断是否存在一组可行的传输/接收波束成形向量使得每个用户的SINR值都大于或者等于给定的目标SINR这一可行性判定问题是强NP-难的。基于问题的特殊结构,他们也针对性地给出了有效的计算方法,并证明了提出算法的全局收敛性。这一工作发表在“IEEE International Conference on Communications ”上,并获得了IEEE ICC 2011 的最佳论文奖。

  

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