MISO系统中上下行链路对偶性研究

TDD系统中,利用上下行链路的对偶性可以将非凸的下行优化问题转换到上行链路,从而极大简化问题的分析和数值求解。上下行链路在波束成形和容量域两方面都存在对偶性。本文在统一的系统模型下,针对总功率约束和每天线功率约束两种情况,利用拉格朗日对偶法分别对波束成形对偶、容量域对偶做了推导、分析。此外,用凸优化软件包CVX简化了问题的建模。分析表明,上下行对偶等价于拉格朗日对偶,对偶问题可更一般地表示为极大极小问题。针对每天线功率约束下的波束成形问题,用迭代法和内点法分别对其进行了MATLAB仿真。仿真结果表明,非凸的下行优化问题可以利用对偶性转化为上行链路中的凸优化问题,从而得以解决。     

DS-CDMA下行链路分组业务的小区容量估算研究

给出了一种用于预估分组业务（PS）的DS-CDMA网络单小区下行链路容量和基站（NodeB）功率需求的分析方法。并在不同的网络条件下给出了吞吐量的计算结果以及下行链路BLER与Eb/N0的关系。对有关影响网络性能的BLER、码资源和其他方面的因素给予了分析。基于公司实际外场数据,对小区容量的理论公式给予了说明和验证。在使用主扰码和理想的功率控制下,通过计算机仿真得到了下行链路的384 Kb/s分组业务容量能够到达310 KB/s的结论。并且随着无线信道的波动该容量会有变动。     

理想毫米波信道条件下低复杂度的混合波束成形

在基站和用户均采用多天线的混合波束成形架构、下行链路信道为理想毫米波信道的系统下,针对总频谱效率最大问题,提出了一种低复杂度的混合波束成形算法。该方案采用分步的方式,首先进行基站端和用户端的模拟波束成形矩阵的分别求解,在得到模拟波束成形矩阵的基础上得到等效的基带信道,然后利用块对角化数字波束成形算法求解数字波束成形矩阵。仿真结果表明,相比于其他方案,该方案在复杂度较低的同时,也提升了系统的总频谱效率。     

基于SRS遍历容量的下行波束赋形性能研究

波束赋形传输技术包括下行波束赋形和上行波束赋形。下行链路波束赋形是通过基于估算信道信息加权多天线的发射信号来实现的,从而增强在目标用户方向上的部分功率增益。上行链路波束赋形本质上是对来自不同天线单元信号进行加权和求和计算,以优化所需信号的质量并抵制干扰。简要描述下行链路波束赋形系统模型构建方案和最优获得空间相关矩阵值算法。在此基础上,详细阐述移动通信系统中下行链路波束赋形应用的基本原理,重点研究SRS遍历容量改进优势,分析波束赋形基准性能和多滴仿真性能的特点。结合链路层单一EBB衰落算法的结果,通过对短期和长期以及混合波束赋形技术的比较,得出了一些重要结论。     

基于深度无监督学习的多小区蜂窝网资源分配方法

针对多小区蜂窝网络资源分配所要求的低能耗、高速率和低延时问题,提出一种基于深度无监督学习的多小区蜂窝网络资源分配方法.首先,构建基于无监督学习的深度功率控制神经网络,通过约束处理输出优化的信道功率控制方案以最大化能量效率的期望;然后,构建基于无监督学习的深度信道分配神经网络,通过约束处理输出优化的信道分配方案,并联合前期训练好的深度功率控制神经网络拟合输出优化的信道功率,进一步优化能量效率的期望.仿真结果表明,所提出的方法在保证低计算时延的同时可获得优于其他算法的能量效率和传输速率.     

多用户MIMO系统中机会波束截断的信道反演

针对下行链路多用户MIMO系统,提出了一种简单的基于机会波束截断的信道反演方法。机会波束形成可以用最小的反馈获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路的多用户分集增益和复用增益。在机会波束形成进行自适应信道截断的基础上,使各通信用户的信干噪比（SINR）相同,改善了系统的误比特率性能。仿真结果表明,总的用户数为30时,系统误比特率性能提高3~4 dB。信道反演比注水功率分配简单,降低了系统复杂度。     

联合部分干扰抵消的TD集群多小区联合检测 *

针对TD集群下行智能天线无法使用,链路小区间干扰严重的问题,提出了将判决反馈与单小区联合检测通过部分干扰抵消进行级联的方案消除干扰.通过重新排列总系统矩阵,消除了多反馈级数带来的错误积累,提高了反馈精度,其单小区JD部分避免了扩展矩阵维数,从而减弱了算法对背景噪声的放大效应.比较了其与传统算法的抗小区间干扰能力以及算法复杂度,仿真结果验证了该方案的有效性及在各种信道下的鲁棒性.     

TD-LTE系统中基于码本的快速波束赋形算法

为解决时分双工长期演进(TD-LTE)系统中下行单流波束赋形算法计算复杂度高的问题,在基于有效功率最大化准则和信道平均思想的基础上,提出了一种基于码本的波束赋形算法。该算法通过构建下行波束赋形权值码本,并根据信道估计信息对预设码进行搜索,从而实现快速单流波束赋形。仿真结果表明,该算法使单流波束赋形的复杂度大大降低,并且误块率性能较最优的奇异值分解算法损失不大。     

多小区MIMO系统中的一种主动式干扰抑制方案

针对多小区下行链路中的同频干扰问题,提出了一种新的主动式干扰抑制方案.该方案通过在各基站独立地采用预编码的方式来主动抑制本小区基站对其他相邻小区所产生的干扰.文中提出了两种实现算法:(1)迫零预编码,它可以获取和无同频干扰系统同样的性能;(2)基于干扰信道最大特征子信道的线性预编码,它能够有效地实现抑制干扰和提高本小区发遥自由度的折衷.仿真结果表明,本文方案提高了系统的性能和频谱效率.     

基于级联预编码的蜂窝下行机会干扰对齐

本文针对多天线蜂窝网络下行干扰信道,利用级联预编码思想和以干扰对齐为用户调度准则的随机波束赋形方法,提出了一种机会式干扰对齐算法。在基站与被选中用户的下行链路中,双层预编码的设计可以同时处理小区内和小区间干扰。与普通的随机波束赋形算法相比,本文的方法使得系统具有更大和容量且有更高的能量效率,仿真验证了本文算法的优越性。     

全双工无线携能通信速率最大化波束赋形研究

针对全双工无线携能通信系统,提出了一种基于系统和速率最大化准则的波束赋形联合优化方案。该方案以系统和速率最大化为目标,在保证上行/下行链路的最大发射功率约束及最小能量收获需求的同时,实现了信息速率和频谱效率的同步改善。由于速率问题为非凸问题,首先采用半定松弛及一阶泰勒近似方法将其转换为凸优化问题,然后结合基于逐次凸近似的迭代算法分别求解最优的信息波束赋形矢量和能量波束赋形矢量。仿真结果表明,所提方案相比传统方案性能更优,实现了系统和速率的有效提高。     

基于能效的多天线中继网络波束形成设计

为了提高放大转发多天线中继网络的能量效率,提出了一种基于能量效率的波束形成算法,在满足中继功率约束条件的同时,最大化系统归一化信噪比.最终得到的优化问题是一个非凸的优化问题,难以求解.将其简化为一个一维的优化问题,可以利用求导的方法进行求解.仿真结果表明:与基于信噪比的波束形成算法和未使用波束形成的放大转发方式相比,所提算法可显著提高系统的能量效率.     

鲁棒的双向多中继物理层安全传输方案

针对双向多中继系统物理层安全传输无法获取窃听者的精确信道状态信息（CSI）的问题,提出鲁棒的多中继协作波束形成和人工噪声联合物理层安全传输方案,以最大化系统总功率约束下信道状态"最差情况"时的安全总速率。在该方案中,待求解的问题是一个复杂的非凸优化问题。采用交替迭代和连续凸近似（SCA）方法,对波束形成向量、人工噪声协方差矩阵和源节点发射功率进行交替优化迭代,得到了问题的优化解。仿真实验验证了所提方案的有效性,并表明该方案具有更优的安全性能。     

一种基于空间特征的自适应对角加载性能的研究

基于TDD-CDMA系统前向与反向链路的互易性，以反向链路的波束成形为基础，分析了在不对称传输情况下前向链路波束成彤、功率控制及信号空间特征之间的联系。首先将前向链路波束调节权值的求解转换为标准的半定规划问题(SDP)，得出权向量与阵列误差之间的近似表达式；其次引入调节权值与加栽量之间的迭代关系，从而得出了阵列响应与自适应加载水平之问的函数表达式及前向链路最优功率分配方案；最后给出了仿真验证及分析。     

Minimum Energy Transmission Over a Wireless Channel With Deadline and Power Constraints

We consider optimal rate-control for energy-efficient transmission of data, over a time-varying channel, with packet-deadline constraints. Specifically, the problem scenario consists of a wireless transmitter with $B$ units of data that must be transmitted by deadline $T$ over a fading channel. The transmitter can control the transmission rate over time and the required instantaneous power depends on the chosen rate and the present channel condition, with limits on short-term average power consumption. The objective is to obtain the optimal rate-control policy that minimizes the total energy expenditure while ensuring that the deadline constraint is met. Using a continuous-time stochastic control formulation and a Lagrangian duality approach, we explicitly obtain the optimal policy and show that it possesses a very simple and intuitive form. Finally, we present an illustrative simulation example comparing the energy costs of the optimal policy with the full power policy.      

Recent advances and future challenges for massive MIMO channel measurements and models大规模多输入多输出通信系统的信道测量与建模的最新进展及未来挑战

This paper considers a unicast multiuser multiple-input single-output (MISO) downlink system overheard by multiple single-antenna eavesdroppers. The objective is to jointly design the beamforming vectors and the artificial noise (AN) covariance matrix with imperfect channel state information (CSI) at the transmitter, such that the total transmit power is minimized while satisfying probabilistic quality of service (QoS) constraints at legitimate users and the eavesdroppers. Using Bernstein-type inequalities and the S-procedure, we recast the non-convex power minimization problem as two different convex semidefinite programs (SDPs) which can be solved using interior-point methods. Simulation results show that the proposed methods outperform a nonrobust method and the ones using the isotropic AN.     

双无线供能IRS辅助的无线通信系统的吞吐量优化研究

在未来物联网等新型无线网络场景中,需要进行信息和能量同步传输,而且通信环境复杂多变,通信设备维护成本较高。一方面,智能反射面(IRS)能通过对无线信道的智能调控提高无线通信与无线传能的性能,另一方面,通过无线能量传输对IRS进行供能,解决部署IRS时存在的供能不便的问题,降低设备维护成本。研究双无线供能IRS辅助的无线通信系统的吞吐量优化,在该系统中,多天线基站先向IRS无线传输能量,然后在IRS的辅助下向多个单天线用户发送信息。针对基站与IRS之间的信道不受阻和受阻两种情况,分别提出两时隙和三时隙的传输模式,并研究优化它们的吞吐量。具体而言,研究联合优化基站的发射波束成形、IRS的反射波束成形以及各时隙长度,在基站最大发射功率、各用户最小接收速率、各时隙持续时间和IRS反射系数的模一约束下,最大化系统的总吞吐量。由于优化变量高度耦合,难以直接求最优解,提出了基于交替优化、连续凸逼近和半正定松弛的优化算法,以求得优化问题的高质量次优解。仿真结果显示,所提联合优化算法取得了明显高于基准算法的吞吐量性能,并且揭示了两时隙和三时隙传输模式的适用场景。     

毫米波无线通信系统混合波束成形综述

毫米波频段拥有大量未充分使用的频谱资源,能有效缓解低频段频谱拥塞,并且由于毫米波波长较短,能极大地减小大规模天线系统的物理尺寸,使得毫米波通信成为5 G无线通信系统潜在的关键技术之一。考虑到毫米波传播路径损耗严重,毫米波系统需采用波束成形技术改善传输质量。在毫米波大规模多输入多输出(Multiple-input multiple-out, MIMO)系统中,由于数字波束成形高功耗、高成本问题,混合数模波束成形成为重要的替代方案。本文首先阐述了毫米波混合波束成形的研究现状,而后给出了系统模型,最后介绍了信道估计、码本设计和低复杂度设计等混合波束成形的关键技术。