MIMO波束成型系统的干扰对齐技术分析

干扰对齐IA(Interference Alignment)是一种新兴有效地干扰抑制技术,可以通过压缩干扰所占的信号维度,使系统获得最大自由度。文章搭建了3用户MIMO系统线性干扰对齐的应用模型,对经典干扰对齐算法、基于特征子信道的干扰对齐预编码矩阵优化方法以及分布式干扰对齐算法进行了性能分析。分析结果表明,基于特征子信道的干扰对齐预编码矩阵优化方法和经典干扰对齐算法适用于集中式通信环境,因利用了本信道信息,前者性能优于经典干扰对齐算法;分布式干扰对齐算法用于分布式环境,性能与经典干扰对齐算法逼近。     

存在反馈延迟的短波MIMO预编码系统设计

利用基于码本的预编码MIMO技术去提升短波通信的空间分集增益,短波天波信道利用电离层的一次或多次反射进行远距离通信,信号传播延时较大,为了消除反馈延时对预编码MIMO系统性能的影响,文中基于Kalman滤波器提出一种信道估计与预测模型,自适应地跟踪短波时变信道,接着根据ITS短波时变信道模型提取信道时域特征,估计出预测模型参数,通过与传统无信道预测的预编码方案进行对比,方案能够有效降低反馈延迟对短波MIMO预编码系统性能的影响。     

MIMO系统中基于ZF/MMSE检测的 自适应功率分配方案

 本文研究了MIMO系统中的功率分配技术.针对基于ZF/MMSE检测的MIMO系统,提出了一种简单的自适应功率分配方案.该方案在不使用预编码技术对MIMO信道进行对角化的前提下,遵循最小化系统BER的准则,为发送数据流分配发射功率.与采用SVD预编码的功率分配方案相比,本文提出的方法减少了系统需要的反馈信息量.仿真表明该方法能够有效地提高系统的BER性能,而且基于MMSE检测的系统性能接近于采用SVD预编码的功率分配性能.     

一种抑制残余硬件损伤影响的毫米波大规模MIMO混合预编码方案

在假设通信收发机具有理想硬件特性的前提下，毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统的混合预编码问题已经获得了广泛的研究。然而，由通信收发机硬件非理想特性导致的残余硬件损伤在毫米波大规模MIMO系统中难以避免，并且会严重影响混合预编码的性能。针对这一问题，该文建立了在收发机残余硬件损伤影响下的毫米波大规模MIMO混合预编码模型，提出一种基于流形优化的混合预编码方案。首先根据收发信号之间的修正均方误差建立优化目标，进而推导出数字预编码矩阵与数字组合矩阵的闭合表达式，然后基于黎曼流形处理恒模约束问题获得模拟预编码矩阵与模拟组合矩阵，最后进行收发机交替迭代获得混合预编码的优化结果。仿真结果表明，该方案有效抑制了残余硬件损伤对毫米波大规模MIMO系统的不利影响，显著提升了系统的性能。     

一种基于动态功率分配的干扰对齐优化方法

干扰对齐是解决无线通信系统中同频干扰的有效手段,显著地提高了多小区MIMO系统的容量。为了解决常规干扰对齐算法只在空间域上对齐的不足,提出一种联合功率分配的干扰对齐优化方案。基于信道矩阵的弦距离计算和优化干扰对齐方案的预编码矩阵;然后在用户的各个数据流之间进行动态功率分配,使干扰进一步减小。仿真结果表明,相比已有的预编码矩阵设计方案,系统容量有明显的改进,降低了系统误码率,具有良好的工程适用性。     

D2D-MIMO系统中基于下行预编码的干扰抑制策略

针对终端直通(D2D)用户复用蜂窝下行资源时,基站对D2D接收端干扰较严重的问题,该文提出一种基于Null-space的基站下行预编码策略。该策略通过在基站预编码时加入对D2D用户干扰抑制的考虑,使得基站在将下行波束对准其调度的蜂窝用户的同时,在D2D用户方向上形成零陷,从而有效地抑制基站对D2D用户的干扰。考虑到实际系统中基站难以获取完美信道信息,又进一步推导了信道估计误差对预编码性能的影响。仿真结果表明,该文提出的基于Null-space的预编码策略能有效提高D2D用户的吞吐量,但这种性能增益很大程度上依赖于基站到D2D用户信道估计的准确性。     

多小区广播干扰信道的加权均方误差最小化收发机设计算法

未来的第五代无线网络中,由于干扰问题的存在,阻碍了网络性能的提升,尤其是对于小区边缘的用户,其通信质量的需求不能得到满足。本文研究了基于加权均方误差优化的多小区多用户广播干扰信道的收发机算法设计。针对所需求解的优化问题,首先利用分层预编码的方法提出了一种广义干扰对齐的方案,然后提出了一种最小化加权均方误差的交替优化算法。所提算法的收敛性可以由单调有界理论保证。仿真结果表明:与传统的方案相比,所提方案可以有效的消除干扰,并且有效的提升系统的和速率性能。      

大规模MIMO系统中基于权重二对角迭代的低复杂度预编码

大规模MIMO系统中由于系统下行链路的迫零（zero forcing,ZF）预编码中存在大矩阵求逆运算,随着用户数与天线数的增加,其复杂度随之增加。为了降低复杂度,提出了一种基于雅克比（Jacobi）迭代算法的改进预编码算法,用下二对角矩阵作为迭代矩阵,并且将迭代结果与上一步迭代结果进行权重相加来加速迭代。根据大规模MIMO系统信道矩阵的对角占优特性,将矩阵求逆的诺依曼近似的第一项作为迭代的初始值进一步加速迭代。相比于传统迫零预编码方案,提出的方案可以降低一个量级的算法复杂度,并且保证了预编码方案的性能。     

基于多用户MIMO系统的下行链路的预编码

研究了多用户MIMO系统基于信漏噪声比(SLNR)的预编码算法,该预编码算法改善了迫零算法(ZF)对天线数的限制,同时由于考虑了噪声的影响,不会有噪声放大;通过优化不同用户的功率分配,仿真证明了该方案比ZF算法在系统的误码率性能上有所提高,并且多数据流的方案较单数据流的方案有容量的提高.     

MIMO系统在慢衰落信道中的实用反馈方案

提出了一种可变码长编码方式,其应用于慢衰落信道中的基于有限反馈迫零预编码的多用户MIMO系统.该方案利用了慢衰落信道中每个配置单天线的用户连续两次从码本中选择的量化信道矢量的相关性来对码本进行有效编码,从而减少了需反馈的统计平均比特数,节省了信道带宽.在满足一定条件的慢衰落信道中,在需要反馈的比特数相同的情况下,新方案比应用基于量化的天线合并算法每用户多天线的多用户MIMO系统在信道总容量方面具有更好的性能,且该编码对应于二叉树形结构的叶子,故基站可自动识别其编码,可用于实际的通信系统之中.     

OFDM系统中基于线性预编码技术的均衡方法

在快速移动环境中,子载波间干扰(ICI)是恶化OFDM系统性能的重要因素。为抑制OFDM系统中的ICI,采用了一种基于线性预编码技术的迫零均衡方法,并对其在无冗余情形下的误码率(BER)性能进行了理论分析,推导出了BER最优的线性预编码矩阵的选取准则。仿真结果表明,在较高信噪比条件下,所用的方法能有效抑制ICI和显著改善OFDM系统的误码率性能。     

基于矩阵三对角分解的快速串音抑制算法

利用信道传输矩阵的对角占优性和矩阵分解理论,提出一种基于三对角分解的抑制下行传输方向上串音的预编码算法.由于不需要直接求矩阵的逆,新算法的运算量小于置零预编码算法,并和对角线分解预编码算法的运算量类似,但性能优于后一种预编码算法.基于实测数据的计算机仿真验证了结果的正确性.     

分层异构无线网络中基于预编码的干扰抑制技术

传统宏蜂窝(macro cell)与低功率小蜂窝(small cell)共存的分层异构组网方案能有效地提高无线通信系统的容量.但宏蜂窝与小蜂窝间的同频干扰严重影响了通信质量,并阻碍了系统容量的进一步提升.近年来,利用MIMO预编码及空域衰落特性进行干扰抑制的相关技术成为新的研究热点.本文着重介绍分层异构无线网络中基于MIMO预编码的干扰抑制技术的研究进展.以典型的双层异构下行网络为例,分析了利用多天线预编码进行干扰抑制的基本方法,并在此基础上介绍了多种基于MIMO预编码的新型干扰抑制方案,最后讨论了分层异构网络中干扰抑制技术的未来研究方向.     

单中继多用户MIMO系统中继预编码新方案

针对单中继多用户多输入多输出(MIMO)通信系统中用户间干扰问题,提出了一种可以有效抑制用户间干扰的中继接收和预编码方案。该方案在中继端对信号进行迫零(ZF)接收,利用最大化信漏噪比(SLNR)准则设计中继端预编码向量,并针对难以获得最优解的情况,利用迭代解出次优解。仿真结果表明,与中继端ZF预编码相比,SLNR预编码更好地抑制了用户间干扰,相同和速率性能下,基站发送端功率比ZF预编码减少4 dB,具有实用价值。     

一种联合迫零和独立信道预编码OFDM系统

提出了一种联合迫零和独立信道预编码OFDM系统。该系统用发送端迫零顸编码和哈达玛矩阵预编码对发送数据进行联合预处理,简化了接收端,提高了系统的分集增益,仿真结果表明该方法提高了系统的误码率性能。     

太赫兹大规模MIMO中结合量子变分算法的预编码方案

针对太赫兹大规模MIMO系统，提出一种基于量子机器学习的预编码方案，该方案以系统可达和速率最大为目标，通过将通信系统中的优化问题建模为量子系统中的哈密顿量，将最优预编码的设计问题转化为获取量子系统哈密顿量的基态问题。进而利用变分量子本征求解器，结合经典机器学习的优化算法，通过训练获得最优的参数化量子线路，最后从量子线路中提取出基态，即对应于最优的预编码矩阵。经Google公司的tensorflow-quantum量子机器学习平台验证分析，提出的方案能获得指数级加速，性能也接近于经典的基于SVD的预编码方案。     

掺铒光纤放大器作为光学预放的高灵敏度零差相干接收机

星间高码率光通信系统中由于无法进行光学中继放大,需要高码率、高通信灵敏度的光学接收机。分析了采用掺铒光纤放大器(EDFA)作为光学预放的高灵敏度零差相干接收机方案,并搭建了零差相干通信系统,测试了系统在通信速率为8～10 Gbit/s下的二进制相移键控(BPSK)通信性能。实验表明,此系统在无编码误码率要求为10~(-3)时,10 Gbit/s BPSK通信信号接收灵敏度约为-48 dBm,距离量子噪声极限仅7 dB,优于已发表的10 Gbit/s零差相干通信系统测试结果。     

一种多用户多中继MIMO通信系统迭代预编码方案

该文针对多中继MIMO通信系统多用户传输时的用户间干扰问题,提出了一种可以有效抑制多用户干扰的发射端与中继端迭代预编码的方案。该方案首先在中继端进行多中继联合的迫零预编码,然后将基站与多用户之间等效为一个点到多点的MIMO信道,采用最大化信漏噪比的预编码方法,在发射端进一步消除用户间的干扰,同时避免了噪声放大的影响,进而通过中继端预编码与发射端预编码的多次迭代,更好地保持了多中继并行传输引入空间分集所带来的性能优势,有效地抑制了用户间干扰,获得了更高的系统和容量。     

多小区MU-MIMO系统中基于泄露干扰迫零的分布式块对角化预编码设计

该文对多小区MU-MIMO中的预编码设计进行了研究。通过将单小区块对角化预编码进行扩展,将泄漏到邻小区的干扰纳入考虑范围,采用泄露干扰迫零的块对角化预编码,利用发送端提供的额外自由度直接将泄露干扰进行子空间迫零,消除泄露干扰,并且小区内用户之间也进行子空间迫零,消除用户间干扰;从而降低小区间干扰对多用户MIMO系统的不利影响。并且对本文所提算法复杂度进行了定量分析,表明该方案具有较低的计算复杂度。最后通过仿真全面分析了不同参数条件下的系统性能,结果显示该方法能够提高系统的传输速率。      

一种基于SSOR的大规模MIMO线性预编码方案

大规模多输入多输出系统(Massive MIMO)由于天线数和用户数太大,导致预编码矩阵在求逆是复杂度过高。为了降低复杂度,本文提出了一种基于对称逐步超松弛(SSOR)的线性预编码方案,相比传统的规则化迫零(RZF)预编码方案,本文所提的方案在没有任何性能损失的情况下可以降低一个量级的运算复杂度,为了保证所提SSOR预编码方案的性能,提出一种仅依靠天线配置的简单的量化松弛参数。