AdvancedSIMO研究及其与MIMO的性能分析

现代通信系统的发展非常迅速,在技术和市场上都获得了极大的成功。但是,高速的无线终端接入问题仍然没有解决,这使得人们通过无线技术传输文本、语音、图像等综合多媒体业务的梦想难以实现,为了提供高速的无线终端接入方法,在接收和发射端都采用多天线的AdvancedSIMO(发展型单输入多输出)天线技术就应运而生。     

MIMO技术的发展

下一代无线通信系统将提供用户更高的数据传输速率和更好的服务质量，系统容量需要大幅度提高，因此有限的无线频谱资源迫使下一代无线通信技术必须极大地提高频谱利用率。多输人多输出（MIMO）天线技术正适应未来无线通信技术发展的要求，近年来得到迅猛的发展。MIMO技术是指在发射端通过多个发射天线传送信号，在接收端使用多个接收天线接收信号的无线通信技术，目前理论已经证明应用MIMO技术能极大地提高无线通信系统的性能和容量。     

MIMO OFDM系统中小区搜索技术

本文在OFDMA技术研究的基础上,基于LTE基本帧结构,通过对小区搜索原理的详细分析,提出了OFDMA系统的小区搜索方案和实现流程,并且通过仿真给出了多天线模式下算法的仿真曲线和性能分析,验证了算法的可实现性.     

基于上行多用户大规模MIMO系统能效优化算法

针对上行多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统,提出了基于能效优化的资源分配方法。所提方法采用迫零(ZF)接收,以最大化系统能效下界为准则,系统功率消耗考虑电路功率消耗和发射功率消耗2部分,通过联合调整基站端的发射天线数和用户的数据速率来优化能效函数。首先,根据目标函数的性质,证明全局最优速率分配和天线数的存在性和唯一性,然后,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形式,进而提出一种新的迭代算法。仿真结果表明,所提算法以较少迭代次数取得了接近最优算法的性能。     

窄带波束信道MIMO系统的容量分析

最近的研究表明,多输入多输出(MIMO)技术在不增加功率和带宽消耗的情况下具有大幅提高无线通信速率的潜力.在传统的MIMO系统(称为天线信道MIMO系统)中,多个接收天线的输出被直接选作多输出信号.提出了波束信道MIMO系统的结构.在波束信道MIMO系统中,多个波束的输出被选作多输出信号.基于阵列方向响应矢量,提出了窄带MIMO信道冲激响应矩阵的仿真算法.基于提出的信道冲激响应矩阵算法,给出了天线信道MIMO系统和波束信道MIMO系统容量极限的分析算法.理论分析和仿真结果都表明:波束信道能够提高信噪比(SNR),降低信道间的互相关性,因此波束信道MIMO系统比天线信道MIMO系统具有更大的容量极限.     

一种MIMO系统中的快速广义复球形解码算法

该文提出了一种广义复球形解码算法。它能处理多输入多输出系统(MIMO)中发送天线多于接收天线的情形,并能同时检测具有格型结构和不具有格型结构的二维空间星座信号。该算法对信号矢量的超定部分进行优化搜索,从而避免了穷尽搜索的高复杂度。仿真结果表明该广义复球形解码算法的复杂度明显低于采用穷尽搜索策略的复杂度。     

下行MIMO通信系统的多用户分集研究

该文研究了下行多用户MIMO通信系统中多用户分集问题,并且提出了两种基于最大系统容量准则的多用户分组调度算法。提出了一种基于相关用户的信道向量间内积的价值因子。通过使用该价值因子作为信道容量的评价标准,有效地降低了分组调度过程的复杂度。仿真结果显示该文提出的多用户调度算法可以明显提高系统容量;且随着系统中激活用户数量的增加,系统的调度增益不断增大。     

窄带干扰下MIMO系统的特征域传输方案

该文提出一种特征域的传输方案(ETS),用以提高窄带干扰下MIMO系统的容量。首先,发射端在特征域产生N路发射信息,然后根据窄带干扰信号的统计特征,通过预编码将发射信息从特征域变换至时域进行传输。在接收端,时域的接收信号再次被变换为N路特征域信号。据此,期望信道被划分为N路并行子信道,根据各子信道的干扰分布采用相对应的传输方案,以最大化干扰场景下信道的利用率。由计算机仿真可得,当系统容量为15 bit/(s?Hz)时,该文所提特征域传输方案相对于传统干扰抑制算法在22 MIMO系统中取得了约10 dB的性能增益。     

一种分布式MIMO信号的发射与检测方法

在 V-BLAST结构的分布式多输入多输出(MIMO)系统中,针对发射天线地域分布所引起的发射符号异步到达接收天线的问题,给出了一种分布式 MIMO 系统的信号发射与检测方法。在慢衰落信道中,该方法利用接收端反馈的信道状态信息,采用几何平均分解(GMD)构建等对角的上三角矩阵,消除子信道间增益的不平衡。在莱斯衰落信道下的计算机仿真表明,与已有 QR分解的分层算法相比,该检测方法能够显著提升系统的误码性能。     

MIMO雷达的干扰研究

多输入多输出雷达采用了空间分集和频率分集技术,有效地克服了由于雷达截面积角闪烁带来的性能损失。文中介绍了MIMO雷达的工作原理,分析了对MIMO雷达有效干扰的两种方式:假目标欺骗干扰和分布式干扰,并对假目标欺骗干扰效果进行了仿真。仿真结果表明,只有对MIMO雷达中的所有雷达都进行干扰时,才能对MIMO雷达系统实现有效干扰。     

多输入多输出宽带无线信道测量系统的研制

设计并研制了2~15 GHz多频段,带宽为100 MHz的四发四收多输入多输出宽带无线信道测量系统,用于提取无线多输入多输出(MIMO)信道特性。介绍了室内环境在3.5 GHz频率上进行的宽带信道测量实验。测量场景包括了室内直达径(LOS)和非直达(NLOS)的典型情况,同时也考虑了不同天线间距和人员移动的影响。根据测量结果分析了信道特性并提取了信道参数。统计得出的信道参数可以用于建立离散时间信道模型,应用于仿真与验证宽带MIMO通信系统。     

一种分布式MIMO差分检测方法

本文提出一种无需信道估计的分布式MIMO差分编码及检测方法:发送端将发射符号进行相位差分调制后生成空时码矩阵进行发射,接收端利用前后接收量判断相位信息恢复出发送端数据信息.本文将该方法在不同信道传播时延场景下进行了仿真验证,仿真结果表明,在相同E_b/N₀情况下,不同信道传播时延对应的误码率性能不同:在信道传播时延从0.1T_s到0.9T_s的变化过程中,误码率随信道传播时延的增大先降低后升高,当信道传播时延为0.6T_s左右误码率达到最低,存在使系统误码率性能较好的信道传播时延.     

Carrier frequency offsets estimation for distributed MIMO system based on SOMP method

By utilizing the half invariant property of high-order cyclic cumulants,the equation of signals and its high-order cyclic cumulants was rederivated first.Then simultaneous orthogonal matching pursuit (SOMP) method was used to jointly reconstruct multiple receiving signals’ high-order cyclic cumulants.At last,according to the fourfold relationship between carrier frequency offsets and cyclic frequencies of main non-zeros high-order cyclic cumulants,multiple transmitting signals’ carrier frequency offsets were obtained.Comparing with existing algorithms,the correlation between receiving signals is fully used by the proposed algorithm,the carrier frequency offset estimation performance at low signal to noise is improved and the pilots numbers are reduced.     

Generalized OSTBC‐based subcarrier intensity‐modulated MIMO optical wireless communication system

In this paper, we analyze an optical wireless communication (OWC) system having a source and a destination node, equipped with multiple transmit and receive apertures, respectively. We utilize generalized orthogonal space‐time block codes (OSTBCs) of any arbitrary order and subcarrier intensity modulation scheme for data transmission over gamma–gamma (GG) fading optical links using M ‐ary phase‐shift keying (PSK) constellation. A symbol‐wise decoding is utilized, and the closed‐form expression of the approximate average symbol error rate (SER) of multi‐aperture‐based OWC system is obtained for the generalized OSTBC and an arbitrary M ‐PSK constellation. Using the derived SER expression, we analytically evaluate the diversity order and the coding gain of the OWC system with GG atmospheric turbulence. It has been shown by the numerical results that the maximum possible diversity is achieved by using the symbol‐wise maximum likelihood decoding in the destination. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

面向Massive MIMO低轨卫星通信系统的鲁棒高效波束成形设计

以低轨卫星通信系统能量效率最大化为优化目标,重点研究鲁棒波束成形设计。假设卫星侧配备大规模多输入多输出技术,综合考虑传播延迟和多普勒频移造成的信道状态信息误差影响,在发射功率受限和用户服务质量约束下,提出了一种鲁棒高效的波束成形方案。考虑到遍历用户速率和遍历信干噪比都没有闭合表达式,采用具备闭合表达式的近似值代替,同时,采用半正定规划算法将非凸二次约束二次规划形式问题进行等价转换,并提出了一种联合二次变换分式规划和凹凸过程的内外两层嵌套迭代算法。最后,采用一种惩罚函数算法解决半正定规划算法中存在的秩1约束问题。仿真结果表明,所提算法性能优于传统算法,且鲁棒性较高。     

Adaptive equalization for high speed optical MIMO wireless communications using white LED

Light emitting diode (LED) is one of the most important light sources in the 21st century and has broad prospects in the illumination.Currently,the white LED is used not only for illumination,but also ...     

基于混合波束赋形的室内毫米波MIMO系统性能分析

混合波束赋形在射频模拟域波束赋形的基础上,通过在基带实现数字域波束赋形来进一步提高数据速率.本文针对基于混合波束赋形的室内毫米波MIMO（Multiple Input Multiple Output）系统进行性能分析,分别评估了迫零（Zero Force,ZF）接收机、最小均方误差（Minimum Mean Square Error,MMSE）接收机以及匹配滤波（Matched Filter,MF）接收机在基于码本的最优波束选择下的传输速率,并对接收机在不同的信道环境下进行性能评估.仿真结果表明,无论视距（Line-Of-Sight,LOS）传播路径是否被遮挡,MMSE接收机和ZF接收机在总发射功率较高时均具有接近容量的性能;在总发射功率较低时MMSE接收机的性能则略优于ZF接收机.相反,MF接收机始终保持较差的性能.系统可根据总发射功率大小以及接收机的实现复杂度来选取合适的接收机.本文所研究的系统可应用于实际室内无线个域网（Wireless Personal Area Networks,WPAN）以实现高速短距无线通信.     

MIMO系统赖斯信道下发射预编码的性能分析

发射端线性预编码技术可以简化接收机的复杂度。文中提出并研究了将该技术用于反映视距传输环境的多输入多输出（MIMO）系统，对比分析了不同线性预编码器在赖斯信道下的性能表现。理论和仿真分析表明，几种线性发射预编码器与对应的接收滤波器具有相似的最小均方误差（MSE）性能，且在不同赖斯因子情况下，发射端维纳预编码器都是最优的。     

Joint optimization of source and relay precoding in non‐regenerative MIMO relay systems

We investigate the problem of precoding optimization in an amplify‐and‐forward multiple‐input‐multiple‐output relay system. Most reported works on this problem focus chiefly on the design of relay precoder without simultaneously optimizing the direct link. In this paper, we propose a method for joint source/relay precoder design, taking both direct and relay links into account. Our design is based on maximizing the mutual information (MI) under limited transmission power constraints at the source and relay, respectively. We first formulate a constrained optimization problem before relaxing the original cost function for tractability and derive a MI lower bound. This elaborate bound can asymptotically approach the exact expression of MI in an iterative fashion. In contrast to previous strategies, we then prove that the optimal structure of the source and relay precoders jointly convert the multiple‐input‐multiple‐output relay channel into a bank of single‐input‐single‐output relay channels without having to assume a beamforming structure to simplify the derivation. Specifically, the linear precoding design problem degenerates into power loading among multiple single‐input‐single‐output relay channels. Applying standard Lagrange technique results in a scalar convex optimization, and it can be readily solved by iterative water filling. Numerical examples demonstrate that the proposed scheme, either exploiting partial or full channel state information, significantly outperforms the existing methods. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

瑞利衰落时MIMO无线通信系统分集性能分析

针对多输入多输出（MIMO）无线通信系统提高系统性能的同时增加了系统的复杂度，提出了基于最大特征值传输的分集解决方案，在天线数量一定的情况下最大可能的提高系统的分集增益。对单输入多输出和多输入多输出的情况进行了数学分析，推导出了系统性能的变化范围，并且对分析的结果进行了数值仿真。