无小区大规模MIMO系统中结合贪婪导频分配的导频功率控制的算法

无小区大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统具有广阔的频谱,但是导频训练阶段的导频污染严重影响了系统的性能,因此减少导频污染成为必要.为了减少导频污染,文中提出了一种结合贪婪导频分配的导频功率控制的算法.首先进行贪婪导频分配,此阶段提高了较低性能用户的有限性能....     

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。      

无小区大规模MIMO系统中基于叠加导频的上行频谱效率理论上限分析

无小区大规模多输入多输出(Cell-Free Massive MIMO)突破传统蜂窝小区的概念,被认为是未来移动通信中十分富有潜力的技术.该技术通过部署大量的分布式接入点(Access Point,AP)以获得充分的宏分集增益,以提高用户服务质量.受信道相干时间的限制,系统中可供用户分配的正交导频资源非常有限,部分用户...     

大规模MIMO系统导频污染问题研究

Massive MIMO也称为大规模多输入多输出系统,是通过在基站端布置上百根的天线,利用天线数的增多来提升通信效率,进而获得极大的增益。在Massive MIMO系统中,影响系统性能的一个主要问题是导频复用造成的导频污染,文章对Massive MIMO信道模型和导频污染进行分析,深入研究了导频分配技术,并通过仿真验证了其抑制导频污染的可行性。     

多小区大规模MIMO系统中基于部分导频交替复用的导频污染减轻方法

在多小区大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系统中,导频污染(Pilot Co- ntamination,PC)已成为制约整个系统性能的瓶颈。本文从系统级角度出发,提出了一种基于部分导频交替复用(Alternately Fractional Pilot Reuse,AFPR)的导频配置方案,即相邻小区的边缘用户配置相互正交的导频序列,而小区中心用户复用相邻小区边缘用户所配置的导频序列。同时从理论上推导出基于AFPR的导频配置方案上行可达频谱效率(Spectral Efficiency,SE)的关系式。数值仿真结果表明,相比于传统的导频配置方案,无论采用最大比合并(Maximum Ratio Combining,MRC)还是迫零(Zero Forcing,ZF)接收,该方案可显著地提升系统性能增益。      

大规模MIMO系统中动态导频分配

针对大规模多输入多输出(MIMO)系统中存在的导频污染问题,该文提出一种动态导频分配方案。所提方案利用目标小区与干扰小区用户之间的信号干扰强度差将干扰小区分为Uin和Uout两类,并对Uin中的用户进行最优导频分配,Uout中的用户进行随机导频分配来提升系统的平均下行可达和速率。同时,在存在额外正交导频组的情况下对所提方案做了进一步优化。仿真结果表明,所提的动态导频分配方案能够有效地提升大规模MIMO系统的性能。     

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系统中动态迁移导频分配

大规模多输入多输出(MIMO)技术是5G的关键技术之一,由导频资源有限引起的导频污染是制约其发展的主要瓶颈之一,为此必须对宝贵的导频资源进行合理地分配以减小导频污染。已有的导频分配方案大多考虑静态导频分配,无法很好地适应用户位置不断变化的移动通信环境。文章针对大规模MIMO系统中用户移动时的导频分配问题,提出了一种动态迁移导频分配方法。该方法在两个相邻时隙间仅针对移动幅度较大的用户进行额外的导频优化,根据分配方案选择一个用户与之进行导频交换,对于其他的用户不改变原分配导频。复杂度分析及仿真结果表明,该算法相较于传统的导频分配方法可以显著地降低计算复杂度,并且与传统的导频分配方法具有相近的频谱效率,具有较高的实用价值。     

大规模MIMO系统中基于谱分离的导频去污染

为了克服大规模MIMO的技术瓶颈——上行链路导频污染,与现有盲导频去污染中系统参数同时设计的方法不同,提出了系统参数的分层设计方法,指出不同的系统参数对最终接收信号样本协方差矩阵谱精确分离的作用是不同的,即具有不同的优先级。然后,发现要实现谱分离,期望信号的功率并不一定要高于干扰功率,两者之间的差异才是决定因素。更进一步地,在导频序列长度小于基站接收天线数这种更实际的场景下,首次给出了一种数值算法同样能实现上述的精确谱分离。实验仿真证明,由于分层的参数设计保证了渐近谱的精确分离,所提方案比现有的盲导频去污染方案更适合实际应用。     

A survey on user-centric cell-free massive MIMO systems

The mobile data traffic has been exponentially growing during the last several decades. This was enabled by the densification of the network infrastructure in terms of increased cell density (i.e., Ultra-Dense Network (UDN)) and/or the increased number of active antennas per Access Point (AP) (i.e., massive Multiple-Input Multiple-Output (mMIMO)). However, neither UDN nor mMIMO will meet the increasing demand for the data rate of the Sixth Generation (6G) wireless communications due to the inter-cell interference and large quality-of-service variations. Cell-Free (CF) mMIMO, which combines the best aspects of UDN and mMIMO, is viewed as a key solution to this issue. In such systems, each User Equipment (UE) is served by a preferred set of surrounding APs cooperatively. In this paper, we provide a survey of the state-of-the-art literature on CF mMIMO. As a starting point, the significance and the basic properties of CF mMIMO are highlighted. We then present the canonical framework to discuss the essential details (i.e., transmission procedure and mathematical system model). Next, we provide a deep look at the resource allocation and signal processing problems related to CF mMIMO and survey the up-to-date schemes and algorithms. After that, we discuss the practical issues in implementing CF mMIMO and point out the potential future directions. Finally, we conclude this paper with a summary of the key lessons learned in this field.     

Pilot contamination mitigation based on antenna subset transmission for mmWave massive MIMO

This paper tackles the problem of pilot contamination (PC) in mmWave Massive MIMO cellular systems. We propose an analog precoder based on antenna subset transmission technique to mitigate the PC. This technique ensures the interfering signal to become noise‐like signal thus helping a more efficient estimation of channel coefficients. Also, this strategy is low cost and introduces no complexity load. The result shows the effectiveness of the proposed precoder to mitigate PC issue.     

Inter-intra cellular pilot contamination mitigation for heterogeneous massive MIMO cellular systems

Telecommunication Systems - Massive multiple-input-multiple-output (MIMO) technology has been advocated as one of the most advanced and promising technologies for catering to the high data...     

基于天线互耦影响的大规模MIMO TDD系统信道互易性校准算法

射频器件的非理想性和信道的时变特性影响大规模多输入多输出（multiple-input multiple-output，MIMO）系统时分双工（time division duplex，TDD）模式的信道互易性，天线阵列的耦合效应影响信道矩阵的相关性.文中提出一种基于互耦影响的大规模MIMO互易性联合校准算法，将天线之间的互耦效应引入信道矩阵，采用OTA（over-the-air）校准算法和基于自回归（auto-regression，AR）模型预测信道矩阵相结合的方案实现同时校准射频非理想性和信道时变特性引起的互易性损失.仿真结果表明，该算法能够提高系统容量，降低误码率，有效地补偿互易性损失.本文算法可以为大规模MIMO系统的多因素联合校准提供参考.     

无人机辅助无蜂窝大规模MIMO中的空地协同调度

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。     

多小区多用户TDD MIMO下行链路干扰抑制预编码算法

针对多小区多用户TDD MIMO下行链路,提出了一种基于预编码的联合干扰抑制算法。首先,利用广义MMSE信道逆的QR分解设计预编码矩阵抑制下行链路的多用户干扰(MUI)。然后,从信号能量泄露的角度设计第二个预编码矩阵抑制小区间干扰(ICI)和残留的多用户干扰。该算法能够利用TDD MIMO信道的互易性,不需要用户端的反馈。在市区微小区组成的多用户TDD MIMO系统中的仿真结果表明,该算法能有效地提高系统容量和用户端平均信干噪比(SINR)。     

Pilot allocation based on user location information in massive MIMO systems

In order to so1ve the prob1em of pi1ot contamination in massive MIMO systems,a pi1ot a11ocation scheme based on user 1ocation information was proposed.The proposed scheme arranged the users according to the po1ar ang1e of the user 1ocation in the po1ar coordinate system with the base station of the ce11 as the po1e,and assigned the pi1ots sequentia11y.Combining with the characteristics of directiona1 antenna,the scheme can reduce the pi1ot contamination and improve the achievab1e rate of the system by contro11ing the mu1tip1exing distance of the pi1ot to a far range.Simu1ation resu1ts show that the proposed scheme can not on1y reduce the pi1ot po11ution between users,but a1so reduce the performance gap between different users and improve the fairness of the system.     

Robust beamforming for multicell downlink TDD massive MIMO system based on QoS

In view of multicell downlink time division multiplexing (TDD) massive multiple-input multiple-output (MIMO) systems which had imperfect channel state information (CSI),the beamforming problem that minimized the total transmit power and signal leakage power based on quality of service (QoS) was studied.First,the objective problem was approximated as a standard convex optimization problem.Then,by using the duality of uplink and downlink,an inner and outer layer iterative algorithm was proposed.Numerical results show that,comparing with other typical downlink multicell massive MIMO beamforming algorithms,the proposed algorithm has obvious advantages in terms of complexity and energy efficiency.     

链状网大规模MIMO系统中导频污染减轻方案

为了减轻大规模MIMO多小区TDD系统中的导频污染,本文针对链状网大规模MIMO多小区TDD系统特点,提出了一种新的导频污染减轻方案。方案中将每个小区分成左区和右区,并将正交的导频序列分成三组。三组导频序列组依次、循环地分配给链状网中的各个左、右区域用户,从而实现目标用户与其相邻近区域用户安排正交导频序列,而目标用户与较远区域用户复用导频序列,从而减轻了导频污染。仿真结果表明,本文方案由于节省了上行信道估计时间,其吞吐量优于导频功率控制法。而且本文方案相对于导频列举法,计算量小,具有一定的实用价值。