基于非理想CSI的下行MU-MIMO鲁棒波束成形

在下行多用户多入多出（MU-MIMO）系统中,基站（BS）所获得的非理想信道状态信息（CSI）会导致频分双工（FDD）系统预编码性能变差.现有的MU-MIMO鲁棒预编码算法虽然可以对抗非理想CSI所导致的系统性能损失,但其只考虑其中一种或两种信道误差的鲁棒性,因此系统性能提升有限.本文通过建立包含信道估计误差、量化误差和延时误差的联合信道误差模型,推导出具有集中式特性的基于最小均方误差（MMSE）的鲁棒波束成形矩阵的闭式解;随后将这种信道条件应用到分布式通信系统,并推导出具有分布式特性的基于信号泄露的MMSE的鲁棒波束成形矩阵的闭式解.数值分析表明,本文所提的集中式和分布式MU-MIMO波束成形算法,与只考虑量化误差的鲁棒MMSE算法相比,具有更优的系统和速率与误码率,补偿了上述三种信道误差所导致的预编码性能损失.     

MIMO宏小区窄带信道模型的相关性能分析

基于早期多径衰落的圆环模型提出一种新的MIMO宏小区窄带信道模型,分析了发送、接收端均为多阵元天线条件下的信道相关特性;通过数学推证得到信道相关函数及相关谱的闭式表达式,提出了在该环境下影响MIMO信道空时相关性的几个主要因素.最后通过仿真结果分析了这些因素对信道相关性的影响.     

基于802.16e的信道估计算法研究

常用的空时译码方法在很大程度上依赖于准确的信道状态信息,使得信道估计成为正确进行空时编码译码的先决条件。结合虚拟导频的设计和时频二维多项式拟合算法,研究了一种适用于快速移动场景下的虚拟导频信道估计算法。该算法能够利用时频二维信道信息的相关性,对信道进行拟合,从而提升信道估计的性能。分别在车载60km以及车载120km信道模式下进行仿真,结果表明,较现有的信道估计算法,在快速移动场景下虚拟导频信道估计算法具有更好的均方误差性能。     

一种基于空时相关的MIMO OFDM系统信道估计算法

提出了一种基于空时相关的MIMO OFDM系统信道估计算法,该算法以时域最小二乘信道估计(TD-LS-CE)为初始估计,充分利用在接收端已知的空时相关性,通过最小化FIR窗内多符号平均意义上的信道估计均方误差(MSE),获得对初始信道估计进行空时滤波的最优权系数,并进一步利用奇异值分解的方法大大降低该信道估计算法的复杂度。最后仿真结果表明,在相同的条件下,该信道估计算法在MSE、BER方面优于传统滑动平均(MA)信道估计算法在其最佳窗长时的性能,且在一定条件下可逼近理想信道估计性能。此外,空时相关性的增强还可进一步改善该信道估计算法的性能。     

协同OFDM系统中继节点发送训练序列的功率分配算法

考虑到在复杂街区环境中由于距离太远或者障碍物阻挡等原因,造成源节点和目的节点之间没有直接链路,而是利用多个中继进行协同传输的情景,本文针对空间相关信道下的协同OFDM系统,提出了一种中继节点发送训练序列的功率分配算法,从窄带协同信道模型矩阵表示出发,推导得到了宽带协同OFDM信道模型.在已知信道协方差信息情况下,利用LMMSE(Linear Minimum Mean Square Error)准则对中继节点发送的训练序列进行了功率分配.仿真结果表明,该功率分配算法在空间相关信道下具有良好的均方误差性能;与未考虑空间相关性的功率分配算法相比,该算法的估计精度更接近于Cramér-Rao界(CRB).     

衰落信道的空间相关性对空时编码性能的影响分析

研究空时编码的一个重要的基本假设就是各衰落信道互相独立,这一点在实际应用环境中不尽满足.本文首先详细推导了多发射天线、多接收天线间的瑞利衰落信道存在空间相关性的条件下,空时编码的成对错误概率的精确表达式,并基于此分析了其误码率性能,最后给出的空间相关条件下的空时分组编码的误码率性能仿真,验证了理论分析的有效性,同时可以得到已知信道状态信息的空时编码的相关检测方案对空间相关具有较强的鲁棒性的结论.     

基于FOLP的STBC-OFDM信号盲识别方法

针对STBC-OFDM信号盲识别中存在着识别所需样本数多、对频偏敏感和不适用于单接收天线等问题,提出一种基于FOLP（Fourth Order Lag Product）的识别方法.根据不同空时分组码元素的相关性,推导了接收信号的FOLP,构造了基于FOLP的峰值检测算法.推导和仿真结果表明,该算法能够在单接收天线下运行,且不需要知道信道信息、噪声信息、调制信息以及OFDM块的起始位置;且该算法不受调制方式的影响,对时延、相位噪声和频率偏移鲁棒性能好,能够应用于认知无线电、频谱监控等工程领域中.     

MIMO系统在空时二维相关莱斯快衰落信道下的性能

与准静态独立的瑞利衰落信道模型相比较，在MIMO（Multi-Input Multi-Output）系统中，实际信道更趋向于空时相关莱斯快衰落。考虑到MIMO系统的收发分集优势以及收发两端天线阵列的空时相关性，在简单论述了MIMO系统和信道模型的基础上，该文利用多变量统计学理论，推导出MIMO系统在空时相关莱斯快衰落信道下平均成对差错概率上界的闭合表达式，并探讨了信道特性对系统性能的影响，然后给出相应仿真结果。     

OFDM调制系统中一种鲁棒的MMSE信道均衡算法

在OFDM调制系统中,由于多载波的存在,载波间ICI对信道均衡结果影响很大,同时,采用MMSE信道均衡算法对不同的信道模型也存在均衡误差不稳定的情况。本文提出一种鲁棒的MMSE信道均衡算法,该算法的核心是针对不同信道对信道的PDP进行归一化处理,从而得到在不同类型信道下稳定且鲁棒的信道均衡性能。     

空间相关连续衰落信道下对角酉空时星座的最大似然多符号差分检测算法

空间相关性会造成MIMO系统的性能损失.针对这种空间相关性,大部分酉空时系统利用反馈信道将空间相关信息反馈给发射机,发射机通过有效利用该信息,进一步提高系统的性能.本文针对实际应用的另一种情形,当酉空时系统不存在反馈信道时,提出了空间相关连续衰落信道下,对角酉空时星座的最大似然多符号差分检测算法.与传统的准静态信道模型相比,本算法基于连续衰落假设,是一种更一般的信道模型.计算机仿真结果表明:本算法可以在不明显增加开销的情况下,有效的提高空间相关连续衰落信道下对角酉空时星座的误码率性能.     

空间相关莱斯衰落信道下基于部分信道信息的多用户预编码与调度算法

在空间相关的莱斯衰落信道模型下,针对多用户MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统潜在的多用户分集增益和空间分集增益,该文提出了一种基于部分信道信息的多用户预编码与调度算法.结合部分瞬时信道信息和统计信息,利用约束最大似然估计对各用户信道矢量进行估计,然后利用估计的各用户信道调度多个用户进行预编码.仿真结果表明,该方案以较少的反馈开销,获得了较大的性能增益.     

基于实数分类器的MIMO系统链路自适应

多输入多输出(Multiple-Input Multiple Output,MIMO)技术已被广泛应用于无线通信系统。由于信道中均衡、预编码、空间模式、调制和编码方案(Modulation and Coding Scheme,MCS)之间耦合的复杂性,在MIMO系统中执行链路自适应仍十分困难。通过实数分类器提出MIMO系统中的链路自适应方案来最大化频谱效率,并保持传输的可靠性。从信道状态信息(Channel State Information,CSI)中提取特征,并结合特定的代价函数选择调制和编码方案,基于最大化频谱效率的目标来选择空间模式。     

Robust Tomlinsion-Harashima precoding design with outdated CSIT

The channel state information at transmitter (CSIT) acquisition plays a key role in the multi-input multi-output (MIMO) system, especially for the precoding schemes. However it is unrealizable to acquire perfect CSIT in practice. In this article, an effective and practical dynamic CSIT model is introduced to acquire imperfect channel state information. For practicability, the channel temporal and spatial correlations are considered and the channel estimate and its error covariance are obtained by utilizing the outdated channel state information. Based on the dynamic CSIT mode, closed-form solution of robust Tomlinsion-Harashima precoding (THP) is derived by a Lagrangian approach. Numerical simulations are presented to demonstrate the performance.     

PERFORMANCE OF THE ZERO FORCING PRECODING MIMO BROADCAST SYSTEMS WITH CHANNEL ESTIMATION ERRORS

In this paper, the effect of channel estimation errors upon the Zero Forcing (ZF) precoding Multiple Input Multiple Output Broadcast (MIMO BC) systems was studied. Based on the two kinds of Gaussian estimation error models, the performance analysis is conducted under different power allocation strategies. Analysis and simulation show that if the covariance of channel estimation errors is independent of the received Signal to Noise Ratio (SNR), imperfect channel knowledge deteriorates the sum capacity and the Bit Error Rate (BER) performance severely. However, under the situation of orthogonal training and the Minimum Mean Square Error (MMSE) channel estimation, the sum ca- pacity and BER performance are consistent with those of the perfect Channel State Information (CSI) with only a performance degradation.     

一种基于预编码的AF多中继协作通信系统信道估计方法

针对瑞利平坦衰落信道下AF多中继协作通信系统,提出了一种基于预编码的分段式信道估计方法.该方法分两个阶段对S-R和R-D两个链路的信道状态信息进行估计,利用在中继端进行预编码,使中继节点可同时向目的节点发送训练序列.仿真结果表明,提出的方法可有效地估计出两段链路的信道状态信息,减小了训练时隙的开支,缩短了信道估计时间.     

High SNR sum capacity analysis of BD MIMO BC systems with imperfect CSI

We investigate the sum capacity of Block Diagonalization precoding Multiple Input Multiple Output Broadcast Channels (BD MIMO BC) with imperfect Channel State Information (CSI) at the base station. Since it is difficult to obtain the exact expression, a lower and an upper bounds of the sum capacity under Gaussian channel estimation errors are drived instead. Analyses show that the gap between two bounds is considerably tight at all Signal to Noise Ratio (SNR) region. From the lower bound of the sum capacity, we can see that the multiplexing gain tends to be zero at high SNR region, which indicates that the BD MIMO BC system with channel estimation errors is interference-limited at high SNR.     

存在估计误差的有限反馈MIMO性能分析

考虑的是利用有限反馈技术的下行多用户多天线系统。接收端通过信道估计获得信道状态信息,采用随机矢量量化信道信息并反馈码子的序号,发送端利用部分信道信息,采用波束成型的预编码技术实现多用户数据传输。考虑接收端信道估计存在误差,并对由此带来的系统性能影响进行分析,给出吞吐率损失的上界,以及使有限反馈系统保持固定空分复用增益,信道估计误差方差的限制条件和反馈比特数随发送功率的变化关系。     

高速移动环境下基于动态CSI的MIMO系统改进模代数预编码

针对高速移动场景下信道快时变特性给多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统预编码带来的技术挑战,提出基于动态信道状态信息（Channel State Information,CSI）的MIMO系统改进模代数预编码（Tomlinson-Harashima Precoding,THP）算法.该算法利用信道统计量信息以及相关性构建动态CSI模型,更准确实时地体现当前信道状况;进一步地,提出一种基于循环遍历搜索的多用户调度算法,以最大化信干噪比为目标进行用户调度,且将多用户调度算法应用到THP中,提高了预编码精度.仿真结果表明,所提算法相比传统预编码算法具有更优的误码率性能和信道容量,验证了所提算法能有效地适应高速移动场景.     

在相关信道下MIMO-OFDM信道容量的分析

利用中心Wishart矩阵的性质得到相关信道下的多输入/输出正交频分复用系统(Multiple Input Multiple out-put;Orthogonal Frequency Division Multiplexing,MIMO OFDM)的信道容量的上下界限,同时分析天线相关对信道容量的影响。假设接收端有完全的信道状态信息(CSI),而发射端没有任何的CSI的情况下得到了信道容量的上下界限,通过仿真说明得到的界限是紧凑的,同时说明信道相关如何降低信道容量。