Joint Beamforming and Power Control for Downlink Multi-cell Massive MIMO System

Wireless Personal Communications - Because of versatility and portability brought by remote system made it conceivable in numerous applications. Among all the contemporary remote systems, mobile ad...     

CDMA系统下行波束赋形算法

未来的移动通信业务需求将导致下行容量远大于上行容量。在基站端采用智能天线下行波束赋形技术可以解决这一问题。本文系统分析了CDMA系统下行波束赋形的两个主要技术难点,即下行信道协方差矩阵的估计和下行波束赋形算法．并简要介绍了几种下行波束赋形算法。     

多小区下行链路协同算法应用研究

干扰是影响网络指标的重要因素,也是影响客户感知的一个重要因素,尤其是在CDMA系统中,同频干扰是一个不可避免的问题。在CDMA系统中采用了单小区的联合检测、智能天线等技术来消除干扰。文章介绍针对高负荷网络下出现的同频干扰问题的多小区下行链路协同算法(MDIC)的实现以及在现网中的验证。     

基于联盟博弈的多小区下行链路保密协作算法

考虑一个存在多窃听者的多小区下行链路蜂窝网络,协作小区通过在选定的子载波上执行协作波束赋形,利用小区间干扰抑制窃听者,实现安全传输。在窃听者位置未知的情况下,推导了下行链路保密连接概率的闭式表达式。在此基础上,将下行链路建模为博弈参与者,该文提出一种基于联盟博弈的多小区下行链路保密协作算法,以保密连接概率为效用函数,通过设计联盟加入和退出规则,实现了下行链路对子载波的高效选择和保密协作联盟的自组织生成。理论和仿真分析表明所提算法能够形成稳定的联盟结构,并且所提算法的保密性能优于传统的联盟协作算法。     

TD-SCDMA系统中一种快速的下行波束形成技术

利用阵列天线系统接收信号的自相关矩阵的最大特征值所对应的本征向量的信号处理(PSM)思想,提出一种适用于TD—SCDMA系统的快速下行波束形成技术。此方法利用各个用户的扩频码进行目标用户的数据分离,并用迭代的方法代替用户信号的自相关矩阵的特征分解,降低了计算复杂度。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

多点协作下行链路单调协同波束形成算法

研究了单基站功率约束条件下的多点协作多输入单输出干扰下行链路系统的和速率最大化非凸优化问题。为有效求解和速率最大化优化问题,首先采用分层优化方法将和速率最大化优化问题分解成发射功率最小化优化问题和单输入单输出干扰信道的和速率最大化优化问题;其次利用二阶锥规划优化方法求解发射功率最小化优化问题;然后利用凸近似和几何规划方法求解单输入单输出干扰信道的和速率最大化优化问题;最后通过交替求解这两个子优化问题,进而提出了一种新颖的单调协同多点波束成形算法;而且利用单有界序列原理证明了所提算法的收敛性。数值仿真表明所提算法只需约四次迭代即可收敛到稳定点,而且所获得的最优性能非常接近穷举搜索算法的最优性能。      

An Enhanced IRC Algorithm for LTE Downlink Receiver in Multi-cell Environment

This paper proposes an enhanced Interfer- ence rejection combining （IRC） algorithm for Long term evolution （LTE） downlink receiver in multi-cell communi= cation systems. In this algorithm, a proper Multiple input multiple output （MIMO） receive method is adopted ac- cording to Generalized likelihood ratio test （GLRT） inter- cell interference detection. Iteration between channel es- timation and data detection is carried out to improve the performance of IRC algorithm. Simulation results show that this proposed algorithm can ei~ectively detect inter- cell interference and improve Block error rate （BLER） performance and channel estimation Mean squared error （MSE） compared to non-iterative IRC algorithm, making it suitable for LTE downlink receiver in multi-cell cellular systems.     

FDD-CDMA的下行链路的波束形成

本文研究了在智能天线在ＦＤＤ－ＣＤＭＡ中的下行链路的应用，利用上行链路接收数据，估计了下行链路的信道相关矩阵和对其它小区用户的相对干扰总量，给出下行链路的波束形成方法，即在保证一定的有效发送功率的同时，使得对其他小区的用户干扰最小。计算机仿真表明：（在多小区蜂窝ＣＤＭＡ环境中，采用上述方法比仅保证用户方向的最大发送功率，有更小的中断率。     

毫米波下行多用户系统安全混合波束成形算法

毫米波混合波束成形结构受到日益广泛的认可,但缺乏以安全性为着眼点的混合波束成形算法研究,特别是当窃听者具有多用户译码能力时,系统安全性能无法得到保障。针对上述问题,该文基于人工噪声辅助的思想提出一种毫米波下行多用户系统安全混合波束成形算法。首先,将混合波束成形矩阵的模拟部分和数字部分解耦合独立求解,在充分考虑信道特性的基础上,通过最大化用户接收信号能量和迫零思想分别设计有用信号的模拟和数字波束成形矩阵;然后,通过SVD分解设计人工噪声的基带数字预编码矩阵,将人工噪声置于合法用户零空间。仿真结果表明,人工噪声辅助的安全混合波束成形算法有效解决了存在具有多用户译码能力窃听者时系统的安全问题。

     

基于奇异值分解的TD-HSPA+系统赋形算法研究

文章提出了一种适用于多径信道的基于奇异值分解(SVD)的波束赋形算法,并结合64正交幅度调制(QAM)高阶调制算法,对时分双工增强高速分组接入(TD-HS-PA+)系统性能进行仿真研究。文章重点分析了市区宏小区和市区微小区场景下SVD算法和特征向量法(EBB)的性能差异以及引入64QAM后的系统性能增益。系统级仿真结果表明,基于SVD的波束赋形算法相比传统EBB算法能够明显提升扇区平均吞吐量,引入64QAM后吞吐量能够得到进一步提升。     

频分双工智能天线系统的下行波束形成算法

研究了在频分双工智能天线系统中基站与移动台之间上下行信道的协方差矩阵，根据不随频率变化的上下行信道特性，得到下行的协方差矩阵，以使期望用户接收的信干噪比最大为准则确定下行波束形成的权矢量，不需要估计用户的DOA和平均信号强度的信息。计算机仿真进一步显示了算法的性能。     

下行链路广播信道能效优化鲁棒波束成形算法

针对多天线广播下行链路通信系统,研究了一种鲁棒能效联合波束成形和功率分配算法。首先,鲁棒能效优化问题描述为满足一定功率约束的系统和速率与系统消耗之比的最大化优化问题。其次,利用分数规划理论及用户速率与最小均方误差之间的关系,把所描述的分数规划优化问题转化成参数化多项式优化问题。然后,利用拉格朗日对偶及单调优化理论,提出了一种有效的鲁棒能效优化算法。数值仿真结果表明,相对于传统的非鲁棒能效优化算法,所提鲁棒能效优化算法可获得明显的能效性能增益。      

基于干扰效率多蜂窝异构无线网络最优基站选择及功率分配算法

针对多蜂窝多用户异构无线网络干扰管理和效率提升问题,该文研究了基于干扰效率最大的下行链路基站(BS)-用户匹配和功率分配问题。首先,考虑宏用户和微蜂窝用户的服务质量,将问题建模为多变量混合整数非线性规划问题。其次将原问题分解为基站选择和功率分配两个子问题。针对基站选择问题,利用凸优化问题获得最优基站选择策略;针对功率分配问题,利用二次变换法和Dinkelbach辅助变量法,将功率分配问题转换为凸优化问题求解。仿真结果表明,与现有算法对比,该算法具有较好的干扰效率和干扰控制性能。

     

TD-SCDMA系统下行波束赋形技术研究

结合TD-SCDMA系统的特点,深入研究了最大信噪比(MSNR)准则和最大信干噪比(MSINR)准则的下行波束赋形算法。理论分析和仿真结果表明,基于MSINR准则的算法性能优于基于MSNR准则的算法,但是计算量有所增加。     

一种下行多用户MIMO系统中的鲁棒波束形成算法

提出了一种下行多用户MIMO系统中的鲁棒性线性处理算法.该算法利用了信道均值和天线相关矩阵等信道统计信息,在总发射功率不大于目标值的约束条件下,能够使所有用户的均方误差(total mean square error,TMSE)在随机信道上的平均值最小.该算法不明显依赖瞬时信道信息(channel state information,CSI),当信道估计得到的CSI不准确时,它能够有效降低由CSI偏差带来的性能损失.仿真结果表明提出的算法能够有效地降低由于不准确CSI带来的误码率和平均MSE的损失.     

非理想信道状态信息的认知无线网络下行功率分配和波束赋形方法

针对非理想信道状态信息(CSI)条件下工作于underlay模式的认知无线网络(CRN)多用户下行功率分配和波束赋形研究中普遍存在的问题,包括忽略主网络(PN)对认知用户(SU)的干扰、传统的凸优化SDR方法对约束条件的近似要求以及实现算法复杂、实用性受限等,首先建立CRN模型,增添PN对SU的干扰项,而后在非理想CSI的最差条件下形成优化问题。再通过Lagrange对偶对问题的约束条件进行变换,并基于变换后的问题形式,利用上行和下行的对偶特性,引入虚拟功率,将优化问题转换为上行功率分配和波束赋形问题,进一步得到简便、快速和实用的迭代算法。数值仿真显示,算法收敛很快。并且发现非理想CSI引起的误差不仅对下行功率影响明显而且还改变优化问题的可行解区域;PN基站(PBS)的发送功率的变化对可行解区域有显著的影响。     

能量有效的认知多小区协同波束赋形算法

针对认知多小区多用户下行传输链路,提出了一种基于能量效率最大化准则的协同波束赋形优化方法。该方法采用迫零消除小区内用户间干扰,在保证用户最小速率需求及认知干扰约束的同时,实现了能量效率和频谱效率的同步改善。为了分布式求解优化问题,通过约束泄露干扰并利用半定松弛,将其转换为凸问题,在此基础上,采用部分对偶分解方法将多小区联合优化问题分解为一组单小区优化问题,从而实现了分布式求解。仿真结果表明,该方法不仅实现了能量效率和频谱效率的有效折中,而且达到了集中式算法的性能。     

基于多天线波束赋形的CRN分布式上行功率控制算法

针对工作于underlay模式的认知无线网络（CRN,Cognitive Radio Network）上行功率控制问题,本文提出一种基于多天线波束赋形,由认知基站和认知用户联合优化的分布式上行功率控制算法.联合优化的具体步骤为认知基站通过求解最大广义特征值问题完成多天线波束赋形优化;认知用户先将非线性功率优化问题转换为几何规划凸优化问题,再使用梯度法完成分布式发送功率优化;认知基站和认知用户交替优化,实现网络效用最大化.数值仿真显示,同只优化认知用户功率的上行功率控制算法相比,认知基站和认知用户联合优化的上行功率控制算法不仅能得到更大的网络效用值,而且对主用户的干扰具有鲁棒性.     

基于公平效用函数的多波束卫星通信下行链路波束成形算法

为了更好地平衡多波束卫星通信系统的频谱效率和能量效率,以及保证多用户服务场景下的用户服务公平性,该文提出一种基于公平效用函数的波束成形(BF)方案。具体而言,首先在同时考虑卫星发射功率最小化准则以及系统和速率最大化准则的前提下,建立一个多目标优化问题,并在最大化系统频谱效率的同时利用$\alpha $公平效用函数提升用户间的服务公平性。然后利用加权和方法对复杂的多目标问题进行转换处理,并提出一种联合使用循环坐标上升(CCA)方法以及回溯直线搜索(BLS)方法的波束成形方案,从而求得最优的波束成形权矢量以及最优的帕累托解集。最后计算机仿真结果验证了所提方案的用户服务公平性,以及分析一些典型参数对公平性能的影响。并通过与其他传统方案相比,验证所提方案能够获得更高的系统频谱效率。