多用户MIMO系统预编码技术的研究

多天线基站和多用户可以组成一个多用户MIMO系统,为获得更高的系统容量和高效传输性能。预编码是一种应用于发射端以达到抑制多用户间干扰的预均衡方法。基于非理想信道状态信息(CSI)条件,针对多用户MIMO系统的下行信道,研究了线性ZF预编码和非线性THP预编码的性能,给出了接收端信号与干扰和噪声比SINR的近似表达式。对两种THP变体结构,dTHP结构和cTHP结构进行了性能仿真比较。仿真结果表明,cTHP结构的性能要优于dTHP结构。同时,给出了信道估计误差对cTHP结构BER影响的定量仿真结果。对非理想CSI下的预编码技术选择提供了一定的依据,并对限定信道估计误差的偏差程度具有参考意义。     

多用户MIMO系统下的闭环调度算法及频谱性能分析

为提高无线频谱资源的利用率,提出一种适应于多用户多输入多输出(MIMO)系统的闭环调度算法。该算法结合多用户的贪婪调度技术、物理层的自适应调制与链路层的自动重传技术,在多天线分集与多用户分集的共同作用下,系统频谱性能显著增强。考虑反馈信道存在延时的实际情况,推导了系统在延时信道条件下的频谱效率表达式。仿真结果证实,该算法在多用户系统中受延时影响较小,更适合应用于多用户MIMO系统。
     

基于IMT-Advanced信道模型的室内MIMO性能研究*

LTE-Advanced与多输入多输出（MIMO）技术的结合极大地改善了MIMO在不同信道环境下的传输质量和可靠性。为此,在基于IMT-Advanced几何分布统计信道模型基础上,建立LTE-Advanced通信系统的MIMO信道模型,深入研究室内多天线系统的性能。针对MIMO发射分集技术,研究在瑞利衰落信道下不同调制技术对系统误码率（BER）性能的影响,并通过理论验证仿真结果的可行性,进而在非视距（NLOS）情况下,结合不同载波频率的路径损耗,理论分析不同载波频率对系统误码率性能的影响。仿真结果表明,IMT-Advanced室内信道模型只适用于8 GHz以下的低载波频段通信。     

多用户MIMO系统中机会波束截断的信道反演

针对下行链路多用户MIMO系统,提出了一种简单的基于机会波束截断的信道反演方法。机会波束形成可以用最小的反馈获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路的多用户分集增益和复用增益。在机会波束形成进行自适应信道截断的基础上,使各通信用户的信干噪比（SINR）相同,改善了系统的误比特率性能。仿真结果表明,总的用户数为30时,系统误比特率性能提高3~4 dB。信道反演比注水功率分配简单,降低了系统复杂度。     

自适应MIMO系统在反馈延时下的性能分析

为了提高无线通信系统的频谱利用率,提出一种简单而实用的开环自适应MIMO系统,利用最优贪婪调度算法,在多用户分集和多天线分集的作用下,有效地改善系统的性能.推导了在反馈存在延时的信道条件下频谱效率和中断概率的闭合表达式、分析了发射天线数、重传、用户数以及延时对系统整体性能的影响.     

一种水声MC-CDMA多用户信道估计仿真研究

研究水声信道优化估计问题,在资源受限的水声环境下,多载波码分多址(MC-CDMA)上行系统信道,由于受到各种干扰,怎样获取多用户的信道准确信息是一个难题。为此提出了一种采用DFT的上行信道估计算法,可以很好的解决了上述问题。算法是在频域上构造不同的导频信号,在时域上估计用户的冲激响应从而得到其信道传输函数。采用改进方案的水声MC-CDMA系统在获得有效频谱效率和分集增益的同时,还能获得很好的误码率性能。首先利用DFT信道估计算法的性能,进行仿真。结果表明,DFT及改进算法较传统的LS信道估计算法,可以使水声系统性能有明显的提高,降低多用户干扰的影响,为水声多用户信道优化估计提供了依据。     

非理想信道估计下的全双工MIMO系统的优化研究

在实际通信环境中,精确信道状态信息很难获取.本文考虑非理想信道估计条件下的全双工MIMO蜂窝系统,该系统不仅受自干扰、同信道干扰的影响,还受到信道估计误差带来的影响.因此有必要对该通信系统进行资源优化,来抵抗多种干扰并提高性能.通过建模一个联合用户配对和功率分配的优化问题来最大化系统速率,由于该联合优化问题是非凸优化问题,基于分解和梯度投影的渐进算法用来求解该问题.仿真结果表明,在非理想信道状态信息条件下,使用本文提出的算法优化后,全双工MIMO蜂窝系统性能优于半双工系统.进一步地,实验分析了不同类型干扰对系统性能的影响,表明信道估计误差对性能影响最大.     

基于部分信道信息反馈的多用户MIMO传输机制研究

在宽带无线通信系统中,多天线技术的实现依赖于多用户MIMO传输机制及信道信息反馈的有效解决.提出一种发送端进行干扰消除的TIE算法及相应的用户选择算法和功率分配算法,并提出一种基于向量量化的部分信道信息反馈机制,可以在多用户环境中提高系统性能并能有效降低信道信息反馈开销.分析了采用部分信道反馈机制的TIE算法的性能,论证了其性能特征.实验结果表明,与其他算法相比TIE算法可以有效地提高系统数据速率,而部分信道反馈机制可以在保持系统数据速率的前提下极大地降低信道反馈信令的开销.     

宽带MIMO信道下的并行干扰抵消接收机

基于数据块传输模型,将窄带MIMO并行干扰抵消接收机推广到宽带MIMO信道,在理想信道和信道估计下,通过仿真评估了所提出的宽带MIMO并行干扰抵消接收机的性能。仿真结果表明：所建议的方案在宽带MIMO信道下的性能好于窄带MIMO信道下的性能,在宽带MIMO信道下,接收机可获得比窄带下更大的分集增益。     

BF-MIMO系统下行链路容量分析及仿真

针对波束赋形（BF）和多输入多输出(MIMO)这两种多天线技术的结合问题,提出一种通用的波束赋形—多输入多输出(BF-MIMO)下行链路系统方案,以期有效发挥二者优势,进一步提升信道容量和系统性能。分析了该系统的信号变换形式和处理过程,给出了平坦衰落环境下该系统的组合信道矩阵形式,得到了赋形加权后的系统信道容量闭合表达式。理论分析和仿真结果表明,在相同衰落条件下,BF-MIMO系统能够比常规MIMO系统获得更高的信道容量。     

Robust multiuser MIMO scheduling algorithms with imperfect CSI

Robust multiuser multiple-input-multiple-output (MIMO) scheduling algorithms are proposed in this paper.With imperfect channel state information (CSI),traditional scheduling algorithms for the multiuser MIMO system based on the zero forcing precoding scheme will lose some performance due to the multi-user interference (MUI).In order to improve the system average throughput,we study the robust multiuser MIMO scheduling problem with imperfect CSI.From the average capacity formula,we derive a robust factor which can transform the robust multiuser MIMO scheduling problem into the traditional one,thus most existing non-robust scheduling algorithms can be robust if this factor is adopted.Simulation results show that compared with the traditional algorithms,the proposed robust algorithms can improve the system average throughput significantly under the CSI error environment.     

上行多用户MIMO系统检测算法及抗远近效应研究

上行多用户MIMO通信系统必须抑制用户间的共信道干扰,本文提出了一种基于最大信号干扰噪声比准则的多用户干扰抑制算法,并且给出了其在存信在道估计误差时的改进算法。与BD算法相比,该算法考虑了噪声的影响,性能有较大的提升。然后提出了一种信号重组方法将Alamouti空时编码用于上行多用户系统中,以进一步提升系统的检测性能。最后针对存在远近效应时算法的局限性,提出了一种分组优化算法,以保证各用户均能达到所期望的容量。仿真结果表明本文所提算法具有优异的性能。     

Asymptotic SEP of MIMO beamforming in two-hop AF relaying systems

This paper derives an asymptotic average symbol error probability(SEP)expression for multiple-input multiple-output(MIMO)two-hop amplify-and-forward(AF)relay systems with optimal beamforming.The analysis at high signal-to-noise ratio(SNR)quantifies the diversity order and array gain,which are valid for any antenna numbers of the terminals and arbitrary channel fading models.It is also proved that the system performance is dominated by the relatively degraded one of the two-hop channels.Our results based on the simple expressions provide valuable insights into the performance and practical design considerations of MIMO AF networks.     

Performance analysis of uplink MIMO MC-CDMA systems based on linear zero-forcing V-BLAST algorithm

A structure was proposed for multiple-input-multiple-output multicarrier code divi- sion multiple access （MIMO MC-CDMA） uplink transmission system. Linear zero- forcing V-BLAST （ZF V-BLAST） algorithm and maximum ratio combining （MRC） scheme was applied to the receivers. The average bit error rate （BER） expression was derived on condition that the number of receive antennas was larger than that of transmit antennas and it was verified by simulations. Numerical results show that the number of transmit and receive antennas, as well as the number of sub- carriers, all exert significant effects on the BER performance. The space diversity and frequency diversity show different abilities to improve the BER performance. The MIMO MC-CDMA system based on linear ZF V-BLAST algorithm is capable of achieving better BER performance than that of the conventional MC-CDMA system by reducing the number of transmit antennas or increasing the number of receive antennas.     

Multiuser detection algorithm based on belief propagation in multiple-input multiple-output systems

In MIMO (multiple-input, multiple-output) systems, signals from differenttransmitting antennas interfere at each receiving antenna and multiuser detection (MUD)algorithms may be adopted to improve the system performance. This paper proposes anovel multiuser detection algorithm in MIMO systems based on the idea of "beliefpropagation" which has achieved great accomplishment in decoding of low-densityparity-check codes. The proposed algorithm has a low computation complexityproportional to the square of transmitting/receiving antenna number. Simulation resultsshow that under low signal-to-noise ratio (SNR) circumstances, the proposed algorithmoutperforms the traditional linear minimum mean square error (MMSE) detector while itencounters a "floor' of bit error rate under high SNR circumstances. So the proposedalgorithm is applicable to MIMO systems with channel coding and decoding. Although inthis paper the proposed algorithm is derived in MIMO systems, obviously it can be appliedto ordinary code-division m     

基于双码本的多用户MIMO有限反馈预编码方法

针对多用户多输入多输出(MIMO)下行链路由有限反馈导致的性能缺失,提出一种基于双码本的有限反馈预编码方法。该方法首先在接收端根据期望用户最大信干比准则从预置码本中选取预编码码字及扰动码字反馈给发送端,然后利用矩阵线性变换特性对预编码码字进行线性变换扰动以达到容量最优,从而补偿由于有限反馈导致的容量性能缺失。仿真结果表明,所提出的方法在保证反馈链路开销与系统误码性能的情况下,有效地改善了系统吞吐量。     

基于压缩感知的多小区MASSIVE MIMO信道估计

针对多小区多用户大规模多输入多输出（MASSIVE MIMO）系统信道估计在低信噪比情况下估计精度较差的问题,提出了一种基于群智能搜索的果蝇分段正交匹配追踪（FF-StOMP）压缩感知算法。该算法在分段正交匹配追踪（StOMP）求解不同阈值下的信道矩阵参数与归一化最小均方误差的基础上,采用果蝇优化算法动态搜索出最小归一化均方误差与其对应的阈值,达到自适应参数设定的目的。仿真结果表明,与StOMP算法相比,信噪比在0~10 dB情况下,所提出的FF-StOMP算法信道估计性能能够提升0.5~1 dB;信噪比在11~20 dB时,信道估计性能能够提升0.2~0.3 dB。当小区用户数发生变化时,所提出的算法能实现自适应信道估计,能够有效提升MASSIVE MIMO系统低信噪比情况下的信道估计精度。     

多用户MIMO系统的低复杂度天线选择算法

块对角化是一种用于多用户MIMO系统下行链路的预编码方案,它可以完全消除多用户间的干扰。论文就是针对采用块对角化预编码的多用户MIMO下行链路,基于信道F-范数提出一种新的次优天线选择算法。该算法计算复杂度较低。仿真结果显示,其系统容量接近采用最优算法的系统容量。     

通道参数对MIMO雷达估计性能的影响效果分析

为在目标参数估计中正确处理MIMO雷达收发通道网的未知系数,提出并建立了3种通道参数模型,分别推导了各模型下的目标估计和克拉美罗界(Cramer-Rao lower bound,CRLB),比较了各模型下的参数估计性能,研究了通道参数的不同处理方法对MIMO雷达估计性能的影响效果。理论分析表明,在目标估计时如果将通道系数作为未知参量与目标参数联合估计,可比将其作为随机参量求期望获得更高的参数估计精度,而且随着信噪比的降低两者的参数估计性能差异会随之扩大。仿真实验也验证了上述结论的正确性。     

MC-CDMA系统中的PPIC多用户接收机研究

研究了上行链路MC-CDMA系统中的部分干扰抵消多用户接收机方案,提出了初级采用线性MMSE检测的多级PIC多用户接收机。为了减小初级判决不精确带来的误差传播,每级乘以一个不同的部分相消因子以实现部分消除。在不考虑信道估计误差的情况下,仿真了不同用户数下该方案与传统解相关和最小均方误差多用户检测的性能比较。仿真结果表明提出的PPIC接收机具有更好的误码率性能。