面向下行多天线传输的能效最优上行训练

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1、2013年6月第39卷第6期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJune2013V01．39No．6面向下行多天线传输的能效最优上行训练刘鑫韩圣千徐志昆杨晨阳(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要：针对时分双工(TDD，TimeDivisionDuplex)多天线系统的下行传输，研究了以能量效率(EE，EnergyEfficiency)最大为准则的上行训练设计问题．证明了存在信道估计误差时系统EE和频谱效率(SE，SpectrumEfficiency)上

2、界是上行训练长度的凹函数，分析了信噪比和电路功耗等因素对两种准则下最优训练长度的影响．分析和仿真结果表明，当信噪比很高时，基于EE最优的设计将退化成基于sE最优的设计；而一般情况下，与最大化SE的训练设计相比，最大化EE要求系统配置更长的训练．关键词：能量效率；频谱效率；训练信号；时分双工中图分类号：TN925文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)06-0841-06Energy--efficientuplinktrainingfordownlinkmulti·-antennatransmissionLiuXinHanShengqianXuZhik

3、unYangChenyang(SchoolofElectronicandInformationEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Thedesignofuplinktrainingaimedatmaximizingtheenergyefficiency(EE)fortimedivisionduplex(TDD)multi—antennasystemswasinvestigated．Itwasprovedthatwhenthech

4、annelestimationerrorsaretakenintoaccount，boththeupperboundsofEEandspectrumefficiency(SE)areconcavefunctionsoftheuplinktraininglength，basedonwhichtheimpactsofsignal-to—noiseratio(SNR)andcircuitpowercon—sumptionontheoptimaltraininglengthwereanalyzed．Analyticalandsimulationresultsshowtha

5、ttheEE-ori-entedoptimizationreducestotheSE-orientedoptimizationathighSNRregime．Yetingeneralscenarios，alongertrainingsignalisnecessarytomaximizeEEcomparedtothatmaximizingSE．Keywords：energyefficiency；spectrumefficiency；trainingsignal；timedivisionduplex(TDD)为了满足人们日益增长的无线移动通信业务需求，未来的无线通信正

6、朝着追求更高数据率的方向发展．然而，高数据率的通信系统往往会导致更大的能耗．从能源可持续利用、环境保护和蜂窝系统运营成本等多个方面考虑，能量高效的无线移动通信得到了越来越多的关注．能量效率(EE，EnergyEfficiency)是指单位能量所能够传输的比特数．当只考虑发射功耗时，文献[1]的研究结果表明EE在频谱效率(SE，Spec—trumEfficiency)趋于零时达到最优．但是当进一步考虑电路功耗时，EE和sE的关系不再这样简单，会受到网络结构和传输方案等多方面的影响旧。．现有研究主要集中在器件层、链路层以及网络层等来提高系统的EE¨o，其中多输人多输出

7、(MIMO，Multi．InputMulti—Output)传输技术及信令资源配置是链路层优化的问题之一．在无线通信系统中，收发机需要利用信道信息进行数据解调和预处理．发送训练信号是收发机获取信道信息的主要途径，但是训练信号所占用的频谱开销以及功率消耗则会降低系统的sE和EE．文献[4—5]分别以最大化信道容量下界和最小化信道估计误差的克拉美罗界为准则，研究收稿Et期：2012-06—17；网络出版时间：2012·12-2110：45网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／l1．2625．V．20121221．1045，001．html基金

8、项目：国家