OFDM系统中子信道联合预编码技术的信号检测算法研究

正交频分复用技术将多径衰落信道划分为多个相对平坦的子信道,使得接收机在信道估计等恢复技术上复杂度大大降低。OFDM系统采用子信道联合预编码技术能有效解决由于成片子载波衰落引起的数据丢失问题。由于独立信道的线性预编码技术在发送端不需要信道反馈信息,因此降低了发送设备复杂度,减少了系统延时,该编码方案适用于从用户端到基站的数据传输。通过理论分析推导了当系统采用独立信道的线性预编码技术时,接收端不能采用迫零均衡(ZF)的线性检测算法,实验仿真表明,当采用迫零均衡检测算法时,当且仅当预编码矩阵为酉矩阵时系统能达到未经预编码系统的性能。     

TDD大规模MIMO系统中两种新的下行预编码方案

针对时分双工大规模MIMO系统,该文提出两种新的下行链路预编码方案,即新最大比合并(NMRC)和新迫零(NZF)方案,通过理论分析得到两种新预编码方案下目标用户和非目标用户的下行链路信干噪比和频谱效率的表达式,并与传统的迫零(ZF)和最大比合并(MRC)预编码的下行链路信干噪比、频谱效率和误码率性能进行比较。仿真结果表明,所提出的NMRC和NZF预编码与传统的MRC和ZF预编码相比,在不增加运算复杂度的前提下可以获得更好的性能,而且新的预编码方案在提高目标用户性能的同时,对其他非目标用户的性能也有一定的改善。     

移动通信下行链路中的非线性预处理技术

首先介绍了经典的汤姆林森预编码技术,然后分别介绍了在其基础上发展起来的两种预处理技术——网格预编码和传输非线性迫零,并分析了其特点,指出非线性的预处理技术是性能和复杂度的折中,是很具潜力的一种下行链路技术。最后文中给出了一种新的预处理技术,同样具有较好的性能。     

TDD大规模MIMO系统中两种新的下行预编码方案

针对时分双工大规模MIMO系统,该文提出两种新的下行链路预编码方案,即新最大比合并(NMRC)和新迫零(NZF)方案,通过理论分析得到两种新预编码方案下目标用户和非目标用户的下行链路信干噪比和频谱效率的表达式,并与传统的迫零(ZF)和最大比合并(MRC)预编码的下行链路信干噪比、频谱效率和误码率性能进行比较.仿真结果表明,所提出的NMRC和NZF预编码与传统的MRC和ZF预编码相比,在不增加运算复杂度的前提下可以获得更好的性能,而且新的预编码方案在提高目标用户性能的同时,对其他非目标用户的性能也有一定的改善.     

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。     

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.     

大规模MIMO下最优预编码选择策略研究

大规模多入多出(Massive MIMO)系统中,随着天线数的增加,线性预编码算法的性能逐渐趋于最优,选择合适的线性预编码对系统性能具有重要的意义.针对发射端信道状态信息(Channel State Information at Transmitter,CSIT)不完美的Massive MIMO系统,推导出了迫零(Zero-Forcing,ZF)和最大比传输(Maximum Ratio Transmission,MRT)这两种常见预编码方案在向量归一化方式下的下行可达和速率下界,并给出了证明.随后对两种下界进行了分析,提出了一个关于系统用户数的阈值,当系统用户数和阈值的大小关系不同时,两种预编码性能的优劣关系也不相同.根据分析结果,文章进一步提出了一种以系统中用户数为参量的预编码选择策略,可以保证不论用户数如何变化,系统都能选择出更优的那一个预编码算法来对信号进行预处理.分析的有效性和方案的可靠性通过仿真得到了验证.     

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。      

格基规约技术在混合预编码中的应用

为了降低线性预编码算法中的运算复杂度,提出了格基规约技术.首先将格基规约技术与迫零预编码结合,构成格基规约(Lattice Reduction)破零预编码(Lattice Reduction-Zero Force,LR-ZF)算法,提高信道正交性,将LR-ZF算法与模拟预编码组成混合预编码运用在大规模MIMO系统中.仿...     

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。     

统计和瞬时CSI混合的3D MIMO预编码

本文针对分别具有统计信道状态信息（Channel State Information,CSI）和瞬时CSI的用户,研究了两类用户在三维多输入多输出（Three-Dimension Multiple-Input Multiple-Output,3D MIMO）系统中的下行链路传输模式,解决了混合利用统计和瞬时CSI的下行预编码的设计问题。利用3D MIMO信道的克罗内克积的性质,提出了一种用于最小化基站总发射功率的扩展迫零预编码的方法,并分别求解其最优水平预编码矩阵和最优垂直预编码矩阵。仿真结果表明,该方案具有更低的复杂度和良好的速率。      

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。     

Performance evaluation of channel inversion precoding for downlink multi-user MIMO system

In downlink multi-user multi-input multi-output (MU-MIMO) system, not every user (user equipment (UE)) can calculate accurately signal to interference and noise ratio (SINR) without prior knowledge of the other users' precoding vector. To solve this problem, this article proposes a channel inversion precoding scheme by using the lower bound of SINR and zero-forcing (ZF) algorithm. However, the SINR mismatch between lower bound SINR and actual SINR causes the inaccurateness of adaptive modulation and coding (AMC). As a result, it causes degradation in performance. Simulation results show that channel inversion precoding provides lower throughput than that of single user multi-input multi-output (SU-MIMO) at high signal-to-noise ratio (SNR) (>14 dB), due to the SINR mismatch, although the sum-rate of channel inversion precoding is higher than that of SU-MIMO at full SNR regime.     

基于SLNR准则的MU-MIMO下行链路的预编码与用户调度

在多用户MIMO（MU-MIMO）系统的下行链路中,为了降低用户端的处理复杂度,发射端预编码的设计对多用户MIMO系统的性能非常重要,基于信漏噪比（SLNR）准则的预编码技术由于同时考虑了共信道干扰（CCI）和噪声,提高了系统的性能,但基站同时服务的用户有限,基于信漏噪比最大的用户调度能够合理地选择用户,提高了多用户分级增益,使系统获得更高的系统容量和系统性能。仿真结果表明,基于SLNR准则的多用户预编码在系统容量和误码率方面要优于单一考虑CCI的迫零预编码（ZF）和单一考虑噪声的最大化每个用户接收到信号的信噪比预编码（MRT）。在采用SLNR预编码的条件下,信漏噪比最大的用户调度系统性比轮询调度和最大信道增益调度好,并且随着待选用户数的增多,不会给系统的调度策略带来很大的影响。     

OFDM系统干扰控制的联合预编码

为研究正交频分复用(OFDM)系统的带外(OOB)辐射和高峰值平均功率比(PAPR)两个问题,阐述了两个问题的成因和传统技术的优势与不足,介绍了常见的预编码矩阵.根据OFDM系统原理,对OOB辐射和PAPR问题进行建模,构建新的预编码系统模型.最后对传统OFDM、预编码、联合预编码三者进行了比较,并展望了预编码干扰控制需进一步研究的方向.     

Spatial-Doppler domain precoding for orthogonal time frequency space modulation with rake detector

The orthogonal time frequency space (OTFS) transmission scheme was shown to outperform orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) under the doubly dispersive channel. In this paper, the linear precoding is studied for multiple-input and multiple-out (MIMO) OTFS systems, in which a spatial-Doppler domain singular value decomposition (SVD) precoding scheme is proposed. At the transmitter, the Doppler domain symbols from different spatial streams are precoded before projected onto multiple antennas for transmission. At the receiver, multipath components of the transmitted symbols in the delay-Doppler grid are combined by using maximal ratio combining (MRC) strategy, so as to achieve the multipath diversity gain and increase the reception reliability. The achievable rate and complexity of the proposed scheme are analyzed, revealing that it can increase the achievable rate while reducing the detector complexity as well. The simulation results confirm that the SVD-based precoding significantly enhances the error performance of the MIMO-OTFS with MRC-based detector.     

多输入多输出系统中的预编码技术研究

MIMO系统中的预编码技术,利用信道信息,使发射信号和空间信道相匹配,有效的对抗信道衰落,提高系统误码率和频谱利用效率,已成为无线通信技术的研究热点。本文首先对MIMO系统模型和容量进行了简单的介绍,然后分析了基于不同角度的预编码技术,其中主要针对基于信道预测的预编码技术的预测算法进行了研究。     

在空间相关Rice信道下的一种基于非码本的预编码方法在LTE下行系统中的应用

本文所提出的预编码生成方法适合在TD-LTE系统中工作，包括基于信道互易性获取信道状态信息模块，能量分配模块，波束形成模块。该方法充分利用了TDD系统的信道互易性特性，获取下行信道的信道状态信息，并使用基于非码本的预编码方式来增强传输的抗干扰性能，提升小区覆盖范围。与单纯考虑无视距LOS（Line-Of-Sight）分量的衰落信道不同，本文所提出的是在接收端天线之间存在空间相关的下行MIMO系统中，针对拥有LOS分量的莱斯（Rice）信道发射机的预编码设计方案。该方案可以保证非码本预编码算法的快速收敛，且保持较低的计算复杂度。     

Peak‐to‐average power ratio reduction in space–time coded MIMO‐OFDM via preprocessing

In this paper, we propose a trellis exploration algorithm based preprocessing strategy to lower the peak‐to‐average power ratio (PAPR) of precoded MIMO‐OFDM. We first illustrate the degradation in PAPR due to optimal linear precoding in MIMO‐OFDM systems. Then we propose two forms of multi‐layer precoding (MLP) schemes to reduce PAPR. In both schemes, the inner‐layer precoder is designed to optimize system capacity/BER performance. In the first MLP scheme (MLP‐I), a common outer‐layer polyphase precoding matrix is employed. In the second MLP scheme (MLP‐II), data stream corresponding to every transmit antenna is precoded with a different outer‐layer polyphase precoding matrix. Both outer‐layer precoders are custom designed using the trellis exploration algorithm by applying the aperiodic autocorrelation of OFDM data symbols as the metric to minimize. Simulation results indicate that both MLP schemes show superior PAPR performance over conventional MIMO‐OFDM with and without precoding. In addition, MLP better exploits frequency diversity resulting in BER performance gains in multi‐path environments. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

多波束移动卫星系统的自适应开环预编码方法

对于卫星移动通信系统,由于卫星与地面终端之间的相对运动以及星地间传输延迟,传统的基于理想信道信息的预编码方法是不适用的。针对这一问题,提出了一种基于开环信道估计的预编码方法。卫星端利用开环获取的部分信道信息实现多波束联合预编码,并导出了系统传输速率的闭合解析表达式。此外,为了克服强干扰环境下多波束预编码系统性能恶化问题,提出了一种自适应预编码传输方法。卫星发射机依据开环获得的慢时变用户位置信道信息和信道统计量信息,自适应地选择预编码方法或传统频率复用方法,实现最优的系统性能。理论分析和仿真结果表明,与传统的干扰抑制方法相比,所提方法能实现更优的系统性能,同时也克服了传统预编码方法的局限性。