大规模MIMO系统中动态导频分配

针对大规模多输入多输出(MIMO)系统中存在的导频污染问题,该文提出一种动态导频分配方案。所提方案利用目标小区与干扰小区用户之间的信号干扰强度差将干扰小区分为Uin和Uout两类,并对Uin中的用户进行最优导频分配,Uout中的用户进行随机导频分配来提升系统的平均下行可达和速率。同时,在存在额外正交导频组的情况下对所提方案做了进一步优化。仿真结果表明,所提的动态导频分配方案能够有效地提升大规模MIMO系统的性能。     

大规模MIMO干扰和最小的相移导频方案

在大规模MIMO系统中,小区间使用合理相移后的导频序列而非复用同一组导频,能以导频长度的适当增加换取导频污染水平的下降。但已有研究在优化各小区导频相移量时未考虑小区间的实际干扰情况,而且在相移导频方案下传统基于贪婪搜索的协作式导频分配方法已不再适用。针对上述问题,选择与大尺度信道信息有关的系统总干扰最小作为优化目标,搜索得到更优的导频相位偏移值,降低导频污染水平;在所设计的相移导频方案基础上,采用低复杂度的禁忌搜索算法实现对各小区用户的协作式导频分配,进一步降低导频污染的影响。仿真实验表明,所设计的上行导频方案可以提高信道估计精度,进而提升下行用户传输速率。     

大规模 MIMO 蜂窝网络系统中的导频污染减轻方法简

提出了2个减轻大规模天线蜂窝网络导频污染的方案：利用正交导频把蜂窝系统中的小区划分为两类一维大的天线阵列网络,每一类之内采用相同的导频,两类之间采用正交的导频,再利用导频功率控制方法减轻了导频污染。利用基站间的协调,以所有基站信道估计均方误差的求和最小为目标函数,寻求近似最优的导频序列长度和同导频用户发射导频时隙的分配方案,从而提高了信道估计的性能,提升了整个系统的下行链路可达和速率。     

大规模MIMO系统中基于图着色的半动态导频分配

针对大规模MIMO系统中存在的导频污染问题,提出了一种基于图着色的半动态导频分配方案。首先,推导出各个小区可以复用导频的用户与其服务基站的最大距离门限。然后,根据该门限值将系统内各小区的用户分为小区中心用户和小区边缘用户;允许各个小区门限值之内的用户（小区中心用户）复用相同的导频;最后,基于图着色理论协同分配各个小区的小区边缘用户的导频,达到降低导频干扰的目的。仿真结果显示,该方案减少了用户间的导频干扰,有效地提升了整个系统的上行可达和速率。     

大规模MIMO多小区TDD系统中的预编码策略和导频调度

上行导频污染是大规模MIMO多小区多用户TDD系统的主要性能瓶颈。本文推导了下行链路中MF,ZF单小区预编码,基于MMSE的多小区预编码以及基于最大化SLNR准则的预编码策略在有导频污染的大规模MIMO下的系统可达和速率渐近性能,发现当基站天线数趋向无穷时,各个策略的等效信干比均收敛到仅与大尺度衰落因子相关的一个比值,由此可以得到一个系统可达和速率的渐近结果。基于此渐近结果,以最大化系统可达和速率为目标,获得了一个导频调度方案,即使得小区间相互干扰较小的用户采用相同的导频而相互干扰较大的用户采用正交的导频,从而在存在导频污染的情况下,可以提升系统的整体性能。理论分析和数值仿真结果都验证了以上结论。      

大规模MIMO系统中融合用户调度的叠加导频信道估计方法

传统的信道估计策略通常基于时分复用方式实现导频配置,导致大规模多输入多输出系统的带宽利用率有限,同时受信道相干时间的限制,大规模MIMO系统可利用的导频资源非常有限,因此,相邻小区不得不通过导频复用来实现信道估计,从而引起导频污染问题。针对上述问题,融合用户调度,提出了一种基于叠加周期性导频的信道估计方法。该方法通过优化功率分配因子,以信号泄露噪比（SLNR）作为度量指标,对不同小区的用户进行协作调度并分配相同的导频,不仅减轻了导频污染,而且提高了信道估计的精度。数值仿真验证了方法的有效性。     

WiMAX系统中导频和信道估计

WiMAX系统中物理层多址方案采用了正交频分多址接入(OFDMA),并根据上、下行链路的不同特点,定义了多种导频图案。当OFDMA和多输入多输出(MIMO)技术结合时,导频图案也需要变化来支持多天线。WiMAX系统中MIMO-OFDMA有五种导频模式,包括下行部分使用子信道(DL-PUSC)、下行完全使用子信道(DL-FUSC)、下行可选完全使用子信道(DL-OFUSC)、上行部分使用子信道(UL-PUSC)和上行可选部分使用子信道(UL-OPUSC)。通过分析时域LS、频域LS和基于FFT的信道估计方法下的仿真结果,可以得出每种模式下的最优信道估计方案。     

基于预编码与导频分配的大规模MIMO导频污染抑制

导频污染问题是限制大规模多输入多输出(MIMO)系统性能的主要影响因素.针对这个问题,提出了一种基于改进预编码和最优导频分配策略的大规模MIMO系统导频污染抑制算法.首先,在系统下通过基于改进遗传优化算法的最大化信干噪比(SINR)预编码算法,获得最优预编码矩阵;然后,通过基于用户信道条件优劣的最优导频分配策略对每个小区用户进行导频分配,从而实现大规模MIMO系统导频污染抑制.通过Matlab仿真结果可知,相对于传统的SINR预编码算法,所提算法的复杂度降低了65%左右,而导频污染抑制性能提升了30%左右.该算法能够有效抑制导频污染,提升大规模MIMO系统的性能.     

利用数据和导频的多小区Massive MIMO系统信道估计

本文提出一种通过同时利用上行数据和导频进行信道估计来对抗时分双工大规模多输入多输出（Massive multi-input multi-output,Massive MIMO）系统中导频污染的方法。考虑到Massive MIMO系统下空间相关信道在角度域具有近似稀疏性,期望用户信道和干扰信道的多径分量因而可分辨。同时上行数据子帧中的数据符号数远大于导频序列的长度。基于以上两点观察,首先利用上行导频对信道进行粗估计,然后将解码得到的上行数据符号视为导频序列,用于得到角度域信道估计中能量较大分量所处的位置。通过抽取信道粗估计中相应位置上的信道系数,可以得到信道的精估计。仿真表明,无论相邻小区采用同一组正交导频序列、还是不同组但具有相关性的导频序列,所提出的信道估计方法都能有效地消除导频污染。      

FDD大规模MIMO系统速率最大化导频信号设计方法

该文针对FDD大规模MIMO下行系统,联合考虑信道空间相关性、信道估计精度和波束成型方案对导频信号设计的影响,以最大化下行遍历可达速率为目标,以系统总功耗为约束,建立关于导频信号矩阵的优化模型。由于原始优化问题的目标函数没有闭合形式表达式,利用大维矩阵理论中确定性等价原理可获得其近解析表达式,从而得到了遍历速率关于导频矩阵的显示表达式。基于此,利用主导理论,推导出了最优导频信号所具有的矩阵结构特征。进而,将原优化问题转换为等价的导频序列功率分配问题,再利用拉格朗日对偶法求解得到了最优导频信号的闭合形式解。通过分析,给出了最优导频序列长度的实际值与最大范围。数值仿真结果验证了所推导的遍历速率解析表达式的精确性和有效性,并对比了所提出的导频方案与传统基于最小均方误差准则导频方案在遍历速率方面的性能增益,以及所使用的导频序列长度差异,同时给出了两种方案在导频信号功率分配时的差异性。      

Physical-layer network coding in k-users MIMO-Y two-way relay channels

In order to exchange information among k users using the technology of physical-layer network coding in the multiple input multiple output Y two-way relay channels,the GSA-GSA scheme was proposed,using the technology of general signal alignment during the uplink and the downlink.The signals were exchanged between every source node align in a transformed subspace,rather than the direct subspace.This was realized by jointly designing the precoding matrices at all source nodes and the processing matrix at the relay.The constraints of the number of sending and receiving antennas and the sum rate of proposed scheme were analyzed.In simulation,it can figure out that the proposed scheme needs fewer antennas in the whole system and can improve the achievable system sum rate under the same SNR and degrees of freedom.     

MUSIC-Based Pilot Decontamination and Channel Estimation in Multiuser Massive MIMO System

This paper addresses the problem of channel estimation in a multiuser multi-cell wireless communications system in which the base station (BS) is equipped with a very large number of antennas (also referred to as “massive multiple-input multiple-output (MIMO)”). We consider a time-division duplexing (TDD) scheme, in which reciprocity between the uplink and downlink channels can be assumed. Channel estimation is essential for downlink beamforming in massive MIMO, nevertheless, the pilot contamination effect hinders accurate channel estimation, which leads to overall performance degradation. Benefitted from the asymptotic orthogonality between signal and interference subspaces for non-overlapping angle-of arrivals (AOAs) in the large-scale antenna system, we propose a multiple signals classification (MUSIC) based channel estimation algorithm during the uplink transmission. Analytical and numerical results verify complete pilot decontamination and the effectiveness of the proposed channel estimation algorithm in the multiuser multi-cell massive MIMO system.     

The rate region of a cooperative scheduling system

A wireless communication system where a common base station is scheduled to transmit information to multiple mobile users on a time division (TD) basis is considered. The capacity region of this system is found for the two user case and the optimal scheduling scheme is proposed which achieves the boundary of the capacity region. Furthermore, the optimal scheduling scheme is found for the case when the remote mobile users can perform downlink cooperation and the achievable rate region of the downlink cooperative system is characterized. Finally, a simple iterative algorithm is proposed for finding the resource allocation parameters and the scheduling scheme for the cooperative system.     

Joint power and rate allocation for spectrum sharing cognitive radio multicast networks under service outage constraint

This letter considers a downlink spectrum sharing cognitive radio (CR) multicast network coexisting with a primary network. The problem of joint power and rate allocation to maximize the average sum rate is studied. In this regard, a joint power and rate allocation scheme is proposed, where the allocated rate can be higher than the lowest rate of all the secondary users (SUs) within the same group, which is different from the conventional multicast transmission scheme. To guarantee the quality of service (QoS) of the SU, the service outage probability defined as the probability that the maximum achievable rate of the SU is lower than the rate of the group, is constrained to be under a certain threshold, which is termed as the service outage constraint. The numerical results show that the proposed scheme provides significant improvement over the conventional scheme in terms of average sum rate.