基于方向导数理论的线性MIMO通信系统预编码技术的研究

方向导数理论作为凸优化理论的一个重要分支，在线性MIMO通信系统预编码设计中有着不可替代的作用，现有的研究工作表明，方向导数理论几乎适用或者近似适用所有能量受限约束条件下的线性MIMO系统预编码设计。目前，基于方向导数理论的线性MIMO系统预编码技术的研究正处于起步阶段，还没有形成一整套完善的理论，因此，基于该理论的预编码技术的研究有着广阔的前景。本项目将从方向导数理论的角度，较全面地研究线性MIMO通信系统预编码技术。本项目的研究内容包括：1)基于BER准则的线性MIMO预编码设计；2)线性MIMO预编码能量分配的特征分析；3)联合能量受限约束下的线性MIMO预编码设计；4)基于混合反馈模型的线性MIMO预编码设计；5)公平性原则下的线性MIMO预编码设计。通过本项目的研究，有望取得原创性的科研成果，并在一定程度上丰富和发展MIMO通信系统预编码技术。

经过三年的研究与探索，本项目从方向导数理论和稀疏表示理论的角度，较全面地研究了线性MIMO预编码技术，并超额完成了既定的研究任务。取得了众多原创性的科研成果，为线性MIMO预编码的设计提供了一条崭新的研究思路，推导出了一些解决现有问题的新方案，并较好地解决了面临的新难题。特别是在线性 MIMO 预编码能量分配特征分析研究中，取得了突破性进展，并将该理论成果扩展到其它相关领域。项目主要取得的成果有：1) 深刻揭示了预编码设计中的能量分配特征--分段线性性；2) 提出了一个适用于联合能量受限约束的最优线性MIMO预编码设计框架；3) 提出了一种QoS约束下最大化上行链路信道容量的最优能量分配策略，从盖理论的角度给出了能量分配的最优结构；4) 初步揭示了能效优先原则下预编码设计的能量分配特征--分段线性性，并首次提出了一种适用于能效优先原则的能量分配闭式解；5) 优化了通信系统波束到达方向估计算法的计算复杂度，并提出了若干互耦误差校准与波达方向估计算法。在项目执行期间，申请国家发明专利2项，在国际权威期刊上正式发表SCI论文9篇，EI论文5篇，录用SCI论文1篇，其中SCI一区期刊1篇，SCI二区期刊1篇，SCI三区期刊6篇。此外，2篇SCI论文的引用次数分别高达19和15次。通过本项目培养了青年教师1名、博士研究生1名、和硕士研究生4名。