基于不完美硬件系统的双智能反射面辅助波束赋形设计

在发射端具有不完美硬件的多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统中，存在失真噪声和干扰噪声，这导致用户侧接收信号受损，系统频谱效率低下。为解决此问题，考虑使用双智能反射面（Intelligent Reflecting Surface,IRS）辅助，联合优化基站波束赋形矩阵和两个IRS的反射相移矩阵，最大化多用户和速率。目标函数是变量高度耦合、复杂的非凸优化问题，分别使用交替优化方法、半正定松弛（Semi-Definite Relaxation,SDR）算法和奇异值分解归一化的方法求解。仿真结果表明，在发射端具有不完美硬件的MIMO系统中，与单IRS辅助和无IRS方案相比，使用双IRS辅助通信能够获得更好的系统频谱效率。     

基于相关矩阵的MIMO系统信道容量分析

多输入多输出（MIMO）通信系统相比其他的通信系统具有更高的频谱效率,在不增加发射功率以及信号带宽的情况下,MIMO技术可以有效地提高系统信道容量及其性能。利用均匀角能量分布以及相关矩阵,分析了相关信道下的MIMO系统信道容量,得出了系统信道容量的通用公式,并利用MATLAB进行仿真。仿真结果表明,相关性的增加意味着信噪比的减小,圆形接收天线阵列半径与角度扩展是决定MIMO系统信道容量的主要因素。     

大规模MIMO无线通信关键技术

MIMO（多输入多输出）无线通信系统是通信领域中一项重要的技术突破,MIMO在不增加功率与带宽的情况下能够在很大程度上提高无线通信系统的频谱效率,因此MIMO迅速成为了无线通信系统中的一项关键技术,也是近年来无线通信系统工作者的研究热点之一。笔者将根据相关工作经验,综合分析MIMO系统的基本工作原理,分析MIMO系统的关键技术：①接收机设计;②MIMO无线信道建模;③多天线空时编码。简而言之,大规模地利用MIMO技术传输能够显著提高无线通信系统的功率与效率。     

面向频谱共存的MIMO雷达波形设计综述

多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达良好的空间分集和波形分集能力使其在目标检测和参数估计等方面有着传统雷达无法比拟的突出优势。然而,随着信息技术的快速发展,雷达和通信系统对频谱资源的需求日益增长。频谱资源稀缺导致雷达和通信系统势必出现竞争频谱资源的问题,进而使得二者相互干扰并导致性能下降。针对面向频谱共存的MIMO雷达波形设计问题,介绍了MIMO雷达的基本概念、信号模型以及信号处理任务,对MIMO雷达波形设计问题的一般形式,以及面向典型应用场景的波形设计问题进行了概述。为通过发射波形设计提高MIMO雷达在频谱拥塞环境中的性能,对频谱约束下的MIMO雷达波形设计、MIMO雷达与通信系统协同设计和雷达通信一体化等领域的研究进展进行了系统的评述和总结,并展望了下一步的研究方向。     

基于LabVIEW-USRP的人工噪声辅助MIMO通信系统仿真实验硬件平台

人工噪声作为一种物理层安全技术，与基于强计算密码学的传统通信安全机制不同，不会被快速发展的算力破解。关于人工噪声辅助多输入多输出（Multi-Input Multi-Output,MIMO）通信系统的安全性的理论研究已相当完备，但由于人工噪声深度依赖即时、准确的信道反馈，其在实际系统中的应用效果仍需通过试验进一步验证。提出了一种人工噪声辅助下的MIMO通信系统仿真实验硬件平台，并通过实验数据证明了人工噪声对合法MIMO通信系统可靠性的影响较小，且能够有效提升系统安全性。     

几种接收机在MIMO信道下的性能比较

多入多出（MIMO）无线信道具有空间复用增益和分集增益特性，因此MIMO系统和单入单出（SISO）无线系统相比能够获得更高的频谱效率。本文在不同天线组合下分析了几种MIMO空时信号处理算法的性能，仿真结果和理论分析表明：空间复用增益和分集增益不能同时获得最大，因此在设计MIMO通信系统时可根据实际情况选择天线数，即不仅考虑系统抵抗信道衰落的分集增益，还要考虑能够提供更高的数据传输速率，通过折衷考虑空间复杂增益和分集增益，从更全面的观点评估系统的性能。     

室内可见光通信中的自适应STBC MIMO-OFDM系统设计

提出基于空时块码（STBC）调制的自适应多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）可见光通信（VLC）系统,该系统能够克服MIMO信道相关性并实现可靠通信。同时,引入功率比特分配（PBA）与OFDM相结合,以适应信道传输条件从而有效提高频谱效率。通过搭建一个22的MIMOOFDM VLC演示系统,实现了80 cm距离的传输,实验中测得的误码率始终保持在7%的前向纠错阈值3.810-3之下。实验结果表明,STBC MIMO-OFDM系统对MIMO信道相关性鲁棒,且PBA的应用能够大幅度提高数据速率。     

无人机辅助无蜂窝大规模MIMO中的空地协同调度

摘 要：无蜂窝大规模多输入多输出（multiple-input multiple-output，MIMO）技术采用大量接入点（access point， AP）为地面用户提供高效的通信服务，但在有高速移动用户的场景中，会加剧对信道状态信息的依赖。为了减少导频资源的消耗，提出了一种综合无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）辅助通信和无蜂窝大规模MIMO通信的双系统架构，该架构能够预测高速移动用户的轨迹，利用无人机为其提供可靠通信；进一步提出了基于深度强化学习（deep reinforcement learning，DRL）的无人机轨迹设计和地面用户调度方案，在满足各类约束的前提下实现系统总和速率最大化。仿真结果表明，与现有方案相比，所提方案能够有效提升系统容量。     

认知无线电标准化进展

用户对多媒体通信业务需求的增加，使得通信系统对无线频谱资源的需求也不断增加。近年来出现许多无线通信理论与技术，如链路自适应、正交频分复用（OFDM）以及多输人多输出（MIMO）技术等，以解决无线频谱资源紧张的问题。这些技术在一定程度上提高频谱利用率，但其提高的程度有限，远远不能满足用户的通信需求。认知无线电技术的提出，为解决频谱资源不足、实现频谱动态管理及提高频谱利用率提供了强有力的技术支撑。     

MIMO无线技术的研究现状

随着无线互联网多媒体通信的快速发展，无线通信系统的容量与可靠性亟待提升，常规单天线收发通信系统面临严峻挑战。采用常规发射分集、接收分集或智能天线技术已不足以解决新一代无线通信系统的大容量与高可靠性需求问题。可幸的是，结合空时处理的多天线技术——多人多出（MIMO）通信技术，提供了解决该问题的新途径。它在无线链路两端均采用多天线，分别同时接收与发射，能够充分开发空间资源，在无需增加频谱资源和发射功率的情况下，成倍地提升通信系统的容量与可靠性。然而，与常规单天线收发通信系统相比，MIMO通信系统中多天线的应用面临大量亟待研究的问题。     

和速率约束下衰落高斯MIMO广播信道的和功率优化

 本文研究了在系统和速率一定的条件下有着高斯噪声的衰落MIMO广播信道和功率最小化问题.该问题通常存在于无线通信系统动态资源分配中,是和功率约束下衰落MIMO下行链路和速率最大化的互补问题.首先利用MIMO MAC和MIMO BC的对偶性,将问题描述和转化为凸最优化问题,在此基础上,利用子梯度法和二分法,设计了相应的快速迭代的多用户注水算法,用于计算基站的发射功率.理论分析和数值仿真结果表明,该算法全局有效地收敛于最小的和功率.     

携能大规模MIMO资源分配算法研究综述

将大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术与无线能量传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术相结合,能够帮助实现节能降耗,契合国内外绿色通信发展浪潮。针对WPT技术在大规模MIMO研究领域的应用问题,总结了当前携能大规模MIMO技术的研究现状及发展趋势,从频效、能效、安全性等多个方面对携能大规模MIMO资源分配算法进行综述,探讨了学术界在携能大规模MIMO资源分配算法上的重要研究成果。在现有算法研究进展分析的基础上,对当前研究中携能大规模MIMO资源分配算法研究情况存在的问题进行分析,并对未来的发展方向进行了展望。     

多天线系统中的二次注水功率分配

Aiming at the problem of resource allocation in multiuser multi-input multi-output （MIMO） systems, a new power allocation algorithm based on dual waterfilling is proposed. Block diagonalization is adopted to cancel the inter-user interference, and then the complete diagonalization method is employed to derive the spatial sub-channels for each user. The overall power of the system is divided among users based on each user＇s large scale fading; then the power of each user is further allocated to its spatial sub-channels based on the small scale fading. Simulation results show that compared with the existing resource allocation strategies, the proposed algorithm can provide more ergodic capacity for multi-user MIMO systems. When the total transmit power is 100w, it has 15% capacity advantage over the traditional waterfilling method.     

5G智能增强型能效优化技术

全球化能源危机和环境问题使得能源效率成为无线通信设备的一个核心指标。能源效率最大化已上升到国家战略层面,成为全球范围内的研究热点。针对现有能效优化模型普遍存在的计算复杂度高和效率低的问题,提出智能增强型全局优化策略。基于信道状态信息对大规模MIMO系统进行收发两端的分布式重构处理,得到不同信道状态条件下高效的多维资源融合配置方法,并进一步考虑信道误差问题,建立多维资源配置的能效优化模型。利用拟牛顿最优化方法,可解决该能效模型的多元全局最优化问题,并设计了基于拟牛顿法的智能增强型能效优化方案。仿真结果验证了利用拟牛顿算法实现多元全局优化的可行性,且拟牛顿算法智能搜索得到的最佳能效值与理论最佳能效值仅相差3%。     

Experimental evaluation of game theoretic power allocation in MIMO ad-hoc networks

Multiple input multiple output (MIMO) communication systems in an ad-hoc network can provide high spectral efficiency. Several resource allocation methods have been presented and experimentally demonstrated to improve performance in a resource limited environment. Recently, a game theoretic method has been published with promising results. The goal of this paper is to present simulation and experimental results for this game theoretic technique.     

A network selection scheme for multicast applications in wireless network convergence

In wireless network convergence, each mobile host is expected to have multiple kinds of wireless interfaces. Multicast‐based applications are expected to be widely deployed. In this paper, a new network selection scheme is proposed for a mobile host to select the most appropriate wireless access network to maximize user satisfaction and ISP's profit, simultaneously. We have devised a metric to measure a user's satisfaction and we also developed a ‘normalized network resource’ metric for system profit measure. We have compared our scheme with three other reference schemes, through simulations. Depending on the network deployment situations, our scheme exhibits one‐fifth service disruption time of other reference schemes, while the resource consumption of our scheme is comparable to that of the minimum resource scheme. Overall, the gain of our scheme becomes higher as users move faster and/or the population density increases. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

IRS辅助毫米波MIMO系统波束赋形优化的低复杂度方案

智能反射表面（intelligent reflective surface,IRS）被认为是无线通信网络的前景技术之一。然而由于IRS无源波束赋形优化受到本身所具有的非凸恒模约束,现有工作在IRS辅助的多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）系统中的研究只能得到次优解且具有较高的复杂度。本文考虑一个单用户IRS辅助通信的毫米波MIMO系统,为了最大化频谱效率,优化通信接入点AP（access point）端有源和IRS端无源波束赋形矩阵。首先将有源和无源波束赋形矩阵解耦,得到AP的最优有源波束赋形解,将IRS无源波束赋形设计问题推导为一个非凸二次约束二次规划（quadratically constrained quadratic programming,QCQP）问题;采用低复杂度的连续闭式解（successive closed form,SCF）算法求解IRS无源波束赋形矩阵,为了衡量SCF算法性能,分析对比了现有的最优分支界定（branch and bound,BnB）算法。仿真结果验证了SCF算法在IRS相移连续和离散时均能在较低复杂度达到较高的频谱效率性能。      

Quadrature space shift keying performance with dual‐hop AF relay over mixed fading

Quadrature space shift keying (QSSK) modulation combined with cooperative relaying improves the reliability in communication and enhances the overall spectral efficiency. Here, QSSK scheme is analyzed for multiple‐input multiple‐output (MIMO) wireless communication system with dual‐hop amplify‐and‐forward (AF) relaying systems over asymmetric mixed Rayleigh/Rician and symmetric Nakagami‐m/Nakagami‐m fading channels. Analytical expressions for cumulative distribution function (CDF) of the end‐to‐end signal‐to‐noise ratio are derived and used to evaluate the average bit error probability (ABEP) of QSSK modulation in mixed asymmetric and symmetric fading channels. The obtained ABEP expression is in the form of Whittaker function, which can be numerically evaluated using its numerical or series representation. Numerical and simulation results are presented to illustrate the impact of fading parameters on the system performance.     

Cooperative MIMO channel models: A survey

Cooperative multiple-input multiple-output technology allows a wireless network to coordinate among distributed antennas and achieve considerable performance gains similar to those provided by conventional MIMO systems. It promises significant improvements in spectral efficiency and network coverage and is a major candidate technology in various standard proposals for the fourth-generation wireless communication systems. For the design and accurate performance assessment of cooperative MIMO systems, realistic cooperative MIMO channel models are indispensable. This article provides an overview of the state of the art in cooperative MIMO channel modeling. We show that although the existing standardized point-to-point MIMO channel models can be applied to a certain extent to model cooperative MIMO channels, many new challenges remain in cooperative MIMO channel modeling, such as how to model mobile-to-mobile channels, and how to characterize the heterogeneity and correlation of multiple links at the system level appropriately.     

雷达通信一体化中的遍历干扰对齐

针对由相控阵雷达和多用户多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)通信系统组成的雷达通信共存架构,为消除系统间的干扰,提出一种遍历干扰对齐算法.利用这种方法可以有效地消除相控阵雷达和MIMO通信系统之间的相互干扰,且可以利用相控阵雷达的相干累加特性提高雷达系统的检测性能.分析了通信干扰对相控阵雷达系统的影响,并推导出相应的检测概率.理论分析和仿真结果都验证了遍历干扰对齐方法的有效性.