中继辅助协同通信网

下一代移动通信系统对频谱有效性和功率有效性提出了更高的要求,在现有的蜂窝网结构中引入中继的协作式通信被认为是高速率高覆盖要求下最可行的改进。中继辅助协同通信网与传统蜂窝网相比在覆盖效率、运营成本以及传输容量3方面具有优势。中继辅助通信网络主要有3种典型的传输模型：三终端传输模型、两跳多中继并行传输模型、多跳多中继网络传输模型。中继辅助通信技术已在WiMAX、WINNER和3GPP等通信标准中得到深入研究,具有极为广阔的应用前景。     

基于泊松点过程分布的多蜂窝协作系统中干扰对齐技术研究

在多蜂窝MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)协作通信系统中,该文研究了基站站点服从泊松点过程(PPP)分布时,协作基站(BSs)和用户对采用干扰对齐技术的中断概率和网络吞吐量性能,推导了完全信道状态信息(CSI)和部分CSI两种情况下的上述性能的解析表达式,并分析了系统性能与协作参数的单调关系。仿真分析发现:在完全CSI情况下,网络吞吐量随着基站密度、协作基站数、天线数的增加而增加;在部分CSI情况下,由于综合考虑了信道训练和有限反馈带来的资源开销以及量化CSI引入的信道失真,存在一个使网络吞吐量最大的最优协作基站数,当天线数较少或用户移动速度较小时,应有较多的基站参与协作,当天线数较多或用户移动速度较大时,应适当减少协作基站数。     

多用户大规模MIMO系统能效资源分配算法

该文针对多用户大规模多输入多输出(MIMO)移动通信上行系统,提出一种基于能效优化的资源分配算法。所提方法在采用最大比合并(MRC)接收情况下,满足用户数据速率和可容忍的干扰水平约束条件下,以最大化系统能效下界为准则建立优化模型。根据分数规划的性质,把原始的分数最优化问题转换成减式的形式,进而采用凸优化的方法,通过联合调整基站端的发射天线数和用户的发射功率来优化能效函数。仿真结果表明,所提算法与穷举算法在能效上的差距不足9%,并且有较好的系统频谱效率性能,同时算法复杂度得到了显著降低。     

多用户MIMO下行链路线性收发机设计

该文提出一种以最小化系统总均方误差(Sum MSE)为准则,迭代设计线性收发机的方案。该方案通过对接收机的改进设计,能够有效地避免传统MMSE设计过程中出现的拉格朗日乘子不易计算的缺点,大大降低设计复杂度。由于拉格朗日乘子有解析解,发射预编码矩阵也有闭式解,并且可以通过定点迭代算法有效解出。收端的接收机也不用基站下发,只要各自采用MMSE均衡即可。仿真结果证明该方法的有效性。     

多用户MIMO系统TH预编码

传统TH预编码方案将所有的均衡工作放在发射端完成,没有充分发挥MIMO技术的优势。该文提出一种针对移动端多天线的TH预编码方案,用户之间的干扰消除由发射端完成,而用户之间多个流之间的干扰消除由各个用户自行完成。通过对信道矩阵进行块下三角分解并按速率最大准则进行功率注水,所提方案比传统单天线TH预编码方案有更高的速率。     

考虑硬件损伤和非理想信道的鲁棒多小区多用户协同波束形成技术

为提高多小区多用户下行链路波束形成设计对两种非理想因素收发机损耗和信道不确定性的鲁棒性,该文针对两个包含非理想条件约束的优化问题提出了两种优化算法,通过逐步释放非凸约束,将原始的鲁棒性非凸优化问题转换成相对容易求解的等效问题。最后用凸优化工具对其进行了高效的求解,并与现有的算法进行对比。数值仿真结果表明,同时考虑两种非理想因素的两种算法比传统的算法能获得更好的平均信干噪比和最差信干噪比。     

MAC层协作的VHT WLAN吞吐量增强方案及其性能研究

本文针对超高吞吐量无线局域网(VHT WLAN)引入多用户和带宽扩展后造成的载波侦听机制呈现的一些问题,提出了基于MAC协作的两层网络分配矢量(Two Level Network Allocation Vector, TLNAV)方案,该方案不仅有效解决了传统机制存在的问题而且在实际应用中简单易行,并能获得系统吞吐量的有效提升;在此基础上,本文提出了超高吞吐量无线局域网的不等带宽发送方案,该方案不仅解决了多用户模式发送时带宽的浪费问题,而且获得了系统吞吐量的进一步提高;本文对所提方案进行了性能分析,获得了所提方案在单用户和多用户发送模式下的吞吐量增益;最后本文通过仿真验证了所提方案的有效性以及理论分析的正确性,从仿真结果可以看到随着传输机会内剩余时长的增加所提方案能获得显著的吞吐量性能增益。      

大规模MIMO多小区TDD系统中的预编码策略和导频调度

上行导频污染是大规模MIMO多小区多用户TDD系统的主要性能瓶颈。本文推导了下行链路中MF,ZF单小区预编码,基于MMSE的多小区预编码以及基于最大化SLNR准则的预编码策略在有导频污染的大规模MIMO下的系统可达和速率渐近性能,发现当基站天线数趋向无穷时,各个策略的等效信干比均收敛到仅与大尺度衰落因子相关的一个比值,由此可以得到一个系统可达和速率的渐近结果。基于此渐近结果,以最大化系统可达和速率为目标,获得了一个导频调度方案,即使得小区间相互干扰较小的用户采用相同的导频而相互干扰较大的用户采用正交的导频,从而在存在导频污染的情况下,可以提升系统的整体性能。理论分析和数值仿真结果都验证了以上结论。      

大规模MIMO多小区TDD系统中的导频污染减轻方法

由L个小区组成的大规模MIMO TDD系统中的下行用户和速率随着基站天线数M的增加主要受限于小区间的上行导频污染。假设小区内导频正交,小区间导频完全复用,分别推导了基站估计所有信道和期望信道的MSE闭式表达式MMSE和MMSEl,并获得了MMSE的下界为M（L-1）和MMSEl的上界为M（L-1）/L。并且发现随着天线数M的增长且当导频序列长度t较大时,t的大小对MMSE和MMSEl性能的影响很小,由此提出一种上行导频功率控制方法,即把通常的导频发射时隙分为两段,使交叉增益相对较大的小区间的导频发射时隙错开,从而提高MMSE和MMSEl性能,由此基站可以设计出更加精确的预编码,进而极大地提升了每小区下行多用户可达和速率性能。理论分析和数值仿真结果都验证了这一结论。      

多基站协作的闭环宏分集发射方案的最优设计

针对在多个基站联合服务一个移动用户,并且基站和用户均配置多天线的应用场景下,该文研究了多基站协作预编码的最优设计问题。首先基于系统均方误差函数最小化准则建立了数学模型;进而对该数学模型进行等价变换。等价变换后,需要求解的问题变成了由原始问题的对角块矩阵中所有非零元素组成的列向量求解;最后利用拉格朗日乘子法对变换后的问题进行求解,最终得到问题最优解的解析表达式。基于该解析表达式,设计了一个联合优化多点协作发射机与接收机的迭代算法。计算机仿真表明,所提方案在系统误比特率、误符号率以及系统频谱效率方面都有着明显的增益。