一种基于虚拟子载波和导频子载波的多天线OFDM系统波束成形算法

在无线通信系统中,正交频分复用(OFDM)和多天线技术结合可以获得频率分集和空间分集,波束成形是其中的关键技术之一.针对多天线系统的波束成形这一主题,一些学者已经提出了很多波束成形算法,用以提高系统的接收性能.本文提出了一种新的波束成形算法,该算法有效地利用了OFDM系统中的虚拟子载波资源.新算法在加性高斯白噪声单径和多径信道中的仿真结果均表明该算法使系统性能得到了显著提高.     

LTE系统中的双流波束赋形技术研究

通过洋细分析波束赋形算法及其在LTE系统甲的实现方式,对波束赋形性能以及发射天线数对波束赋形系统性能的影响进行了仿真,仿真结果表明,双流波束赋形适用于小区中心区域SINR高的区域：增加发射天线的数量能够改蓠波束赋形系统的SINR性能,从而提升系统的容量。最后指出了波束赋形技术进一步的研究方向。     

宽带三波束双弯曲反射面天线

双弯曲反射面天线是一种经典的赋形反射面天线。本文对其偏焦和宽频带性能进行了研究。采用优化设计的方法,实现15％带宽、偏焦7.5°(6.25倍波束宽度)的偏焦波束.并在此基础上实现了天线的三波束工作。     

基于LS_SVM的下行波束盲校正算法

在智能天线系统中,由于各阵元之间存在着耦合和激励误差,在对下行波束进行赋形时,这些误差会使产生波束指向严重偏离期望的方向,造成天线增益下降。针对这一问题,提出了一种基于最小二乘支持矢量机（LS_SVM）的下行波束盲校正算法：该算法首先利用发射的训练序列对支持矢量机（SVM）进行训练,然后利用所得的权值补偿耦合和激励误差,使发射波束的指向符合期望的方向,最后采用自适应波束综合算法产生主波束宽度以及副瓣电平符合期望值的方向图。对该方法进行了仿真验证,仿真结果表明,该算法简单易行,具有实时处理的能力。     

基于图神经网络的低复杂度无蜂窝大规模MIMO无线传输

波束成形是多天线无线通信网络研究中的基本问题之一。针对无蜂窝大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)多点联合发送中满足用户服务质量需求下的最大化系统和速率波束成形问题，利用网络历史数据，提出了基于图神经网络的波束成形智能优化算法，有效克服了传统优化算法在大规模多天线通信中计算效率低的缺点。仿真实验结果表明，所提算法的性能表现与传统优化算法接近，且具有更低的计算复杂度。     

多波束机会波束成形系统性能比较

研究了在多输入单输出（MISO）系统中通过加大、加快信道的波动来提高多用户分集增益的机会波束成形技术,并在此基础上研究了在每个时隙中采用多个加权矢量的多波束机会波束成形技术,着重对它们的性能作了仿真比较。结果表明,多波束机会波束成形技术可以提高系统吞吐量。     

一种实用新型宽波束圆极化天线

圆极化天线是一种应用非常广泛的天线形式，尤其是在卫星通信和卫星定位设备中，随着这些系统的发展，对天线提出了越来越高的要求，低剖面、宽波束覆盖的圆极化天线越来越受到追捧，本文提出了一种新型宽波束圆极化天线—双臂螺旋天线，该天线3dB 波束宽度可达160°以上，具有结构简单、尺寸小、性能稳定等优点，可以广泛应用于各种军用、民用通信领域。     

DBF相控阵天线在超高分辨率机载SAR中的应用

该文从叠加原理和相控阵天线的扫描原理出发,提出了一种灵活方便的波束生成方法。用此方法由微带贴片天线单元组成了145cm48cm的天线阵,生成了波长为24cm,方位向半功率波束宽度为23的宽波束。由合成孔径原理可知,条带SAR的方位分辨率随波束宽度的变宽而提高。该文将宽波束天线用于超高方位分辨率机载SAR,计算了天线的性能指标和SAR的系统参数。比较了条带SAR和Spotlight SAR这两种常见的SAR模式的分辨率和测绘范围。     

八天线TD-LTE系统的波束赋形算法分析

多天线是天线技术的发展趋势,TD-LTE引入了8发2收的天线配置.基于小间距多天线阵列,利用TDD系统信道互易性,波束赋形技术可以根据上行导频获得信道信息,形成对基带(中频)信号的最佳组合或者分配,补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引入的信号衰落与失真,同时降低同信道用户间的干扰.EBB(Eigen-based Beamforming)算法是波束赋形主要算法之一,该算法中在整个波束空间中,找到使接收信号功率最大的赋形权矢量.通过仿真,对EBB算法在各种应用场景下的性能进行了分析,结果表明八天线EBB波束赋形算法可以正确实现波束合成,在低速或上行信道信息估计误差较小情况下能够明显提高系统性能.     

面向无人机小区覆盖的毫米波波束优化设计

为了提高无人机毫米波波束覆盖区域内的通信容量,改善覆盖区域内用户通信质量,本文结合均匀平面阵列天线,提出采用一种基于目标覆盖区域量化的波束优化设计方法。该方法首先将目标区域进行量化,根据理想波束增益得到理想混合预编码向量;其次,以实际预编码向量与理想预编码向量之间的均方误差最小化为目标获得最优波束,进一步利用改进的正交匹配跟踪算法去拟合产生适合实际系统的波束成形矢量。仿真表明该波束设计方法在收敛速度和收敛精度上均优于传统方法,并可以获得更好的波束形状和波束增益,从而提高无人机目标覆盖区域内用户的通信质量。      

空时块码与波束形成结合方案及性能分析

Alamouti空时块码与波束形成相结合的方案只使用了两个功率均分的波束,在很多情况下并非最优。该文提出了新的空时块码与波束形成相结合的方案,新方案能够根据信道互相关矩阵的特征值,展开不超过发射端天线数量的波束,在满足空时块码发射天线数量等于波束数量的条件下,与任意码率空时块码结合。该文还利用Gauss-Chebyshev积分对线性调制下新方案的误符号率进行了性能分析,得出了简单的数值计算表达式。新方案由于同时获得了分集增益和波束形成增益,显著提高了系统的性能。     

单指向水听器以及双圈十元阵的实验研究

从单指向水听器的定义出发,分析其在水下波束形成中的应用,并利用单指向水听器构建了双圈十元阵这一特殊的基阵模型,以此阵为基础在消声水池进行了实验研究,验证了单指向水听器应用于水下波束形成时的有效性和实用性。从理论、仿真和实测数据处理等各方面都证实单指向性水听器及其应用于基阵波束设计的可行性和优异性能。     

Asymptotic RZF cooperative beamforming algorithm based on energy efficiency

A low complexity asymptotic regularized zero forcing cooperative beamforming algorithm based on energy efficiency in heterogeneous massive MIMO system was proposed,aiming at the problem that the current multi-flow regularization zero forcing beamforming algorithm sets the power constraint of each antenna in the regularization term as a fixed value and ignores the influences of factors such as the number of antennas,the number of users and QoS.The algorithm selects the optimal antenna power constraint set through the optimization method,and the optimal beamforming was asymptotically ob-tained to balance the interference among users to achieve the optimal energy efficiency,considering the impact of the number of antennas and users with the constraints of the antenna power and QoS.In view of the importance of backhaul in massive MIMO system,a backhaul power consumption model and the impact of backhaul power consumption on system performance was analyzed.Analysis and simulation results show that the proposed algorithm has great improvement of the performance,especially when the number of antennas is large.The algorithm is close to optimal performance,especially suitable for massive MIMO system of next generation communication.     

基于斜投影的波束形成算法

采样协方差矩阵求逆(SMI)的波束形成方法在少快拍数、高信噪比和相干信源情况下波束形成性能下降。对角线加载技术能改善方向图畸变,但是加载量的确定一直是一个比较困难的问题。该文提出基于斜投影的波束形成算法,它对接收信号斜投影,可有效消除干扰,进而提高波束形成的鲁棒性。仿真结果表明:该算法在高、中、低信噪比下都具有较好的波束形成性能;且在少快拍数和相干信源情况下仍具有较好的波束形成性能。该算法只需要期望信号的方向矢量和接收信号,是一种性能优越且鲁棒的波束形成算法。     

基站智能天线多波束合成技术

采用数字波束形成的技术，给出了基站智能天线多波束合成的有效算法。对圆环阵分布的基站天线多波束方向图进行了综合，得到了空间隔离度很好的多个波束，并将副瓣控制在30dB以下，结果令人满意。该方法可用于任意单元构成的不均匀阵列天线，还可用于波束展宽及扇形波束的合成。     

高铁毫米波最优自适应波束成形与联合传输

高铁车地移动通信系统的吞吐量不仅受到频谱的限制,而且受到高移动性的限制,已成为制约智能高铁发展的重要瓶颈。一种提高系统吞吐量的有效方法是使用拥有较宽连续频谱的毫米波频段以及使用大规模多输入多输出(MIMO)和多波束成形技术。然而,使用固定波束宽度的多波束流在列车高速行驶过程中会产生严重的波束间干扰,因此,论文提出了基于最优波束宽度的自适应波束成形和联合传输方案。当列车距离基站较近时,激活全部波束,实现波束的空间复用,提高系统容量和传输可靠性。当列车距离基站较远时,为了避免波束间的严重干扰,用更多的天线阵元形成较少的波束,获得更大的波束增益,并与相邻基站进行波束联合传输,提升系统的吞吐量。仿真结果表明,与现有波束成形及传统自适应选择方案相比,所提方案吞吐量在小区边缘附近可以提升超过150%。     

一种低副瓣稳健自适应波束算法

本文提出一种新型低副瓣自适应波束形成算法,解决了传统自适应波束形成器在干扰和高信噪环境下算法性能急剧下降的问题,并降低了快拍数对算法稳健性的影响。该算法基于标准Capon波束形成器,利用消除空域噪声的方法提高期望矢量的重估精度,并结合功率估计算法重构出干扰噪声协方差矩阵;然后使用特征干扰相消算法二次重构噪声协方差矩阵得到最优权值,增强算法在低样拍下的稳定性;最后对最优权值进行切比雪夫加权和二次约束实现了零陷加宽。仿真实验结果表明：新算法计算量小,旁瓣电平低,降低了在干扰运动和导向矢量失配时快拍数和信噪比对性能的影响。     

应用于卫星多波束天线的自适应波束形成算法比较

射频干扰会严重影响卫星通信链路性能,而自适应调零天线是一种有效的卫星抗干扰措施.本文对应用于多波束天线的各种自适应波束形成算法进行对比分析,理论分析与仿真结果皆表明,DMI和RLS算法相对经典的LMS算法而言,在收敛速率和输出信噪干扰比上皆有相当的优越性.这些快速算法适合卫星通信的干扰抑制应用.     

On the application of adaptive antennas to microcellularenvironments: radio channel characteristics and system performance

The possible application of adaptive antennas in microcellular operational environments is studied in this paper with the help of a site-specific ray-tracing propagation model. First are examined the statistics of propagation parameters that play an important role for the performance of adaptive antennas. Particular emphasis is put on the spatial characteristics of the radio channel under line-of-sight (LOS) and non-LOS conditions. For this reason, area statistics are produced for a typical small-cell environment for parameters such as the number of multipath clusters, number of rays, angular size, and excess delay of each impulse response, as well as the number of rays, angular size and power of the multipath clusters. Results show that contrary to the common belief for such environments, the signal is not "almost" uniformly distributed in the spatial domain, instead is contained in a few narrow clusters. Then the effect of the microcellular environment on the uplink performance of some well-known techniques like conventional beamforming, maximum entropy, switched beams, maximum ratio and optimum combining, and beam-space optimum combining is examined . The results show that for typical time-division multiple-access (TDMA) scenarios with one and two users, the beam space optimum combining (strongest eigenvalue version) and the switched beams methods, offer the best performance     

Smart versus dumb antennas-capacities and FEC performance

We compare two approaches to use multiple transmit antennas in an FEC coded wireless system: smart antennas use an antenna array to direct a beam in the direction of the dominant transmission path in order to obtain an antenna gain. Another approach is to use multiple transmit antennas for diversity using space-time block codes. Since no knowledge of the channel is required at the transmitter we denote this approach as dumb antennas. Using equivalent single-input channel models we compare smart and dumb antennas in terms of the BER performance and channel capacity and discuss under which conditions it is preferable to use multiple transmit antennas for transmit diversity or for beamforming