多天线无人机通信系统中的安全波束成形方案

针对第6代移动通信系统中多天线无人机通信下行链路传输系统,在有多个合法用户和单个窃听者的场景以及已知窃听者统计信道状态信息的情况下,提出了2种安全波束成形方案：一种是基于迫零算法的波束成形方案,在系统传输总功率受限条件下最大化系统可达安全速率,得到了波束成形权矢量和功率分配因子的闭合解;另一种是基于增强信漏噪比算法的波束成形方案,采用一种分式规划和交替方向乘子法（ADMM）相结合的迭代算法,实现波束成形权矢量和功率分配因子的设计.仿真结果表明,相比较于迫零算法,基于ADMM的增强信漏噪比算法能够有效地提升系统的安全性能.     

基于改进迫零算法的多用户MIMO-OFDM干扰抑制

采用收发结合的分组迫零算法实现多用户共道干扰抑制.通过收发结合减少基站所需天线数,增大等效信道增益;通过用户分组,利用求解各用户组信道矩阵零空间交集的方法降低计算复杂度.仿真结果表明,与基本迫零算法相比,改进迫零算法应用于最小化系统功率问题,在不同速率及误比特率条件下,不仅减小了基站所需天线数及计算复杂度,而且系统所需总功率降低.     

存在信道估计误差的MU-MIMO系统自适应资源分配

分析了不相关瑞利平坦衰落信道下,信道估计误差对采用迫零波束赋形(ZFBF)多用户多输入
多输出(MU-MIMO)系统性能的影响. 在发送端天线总功率受限以及目标误比特率（BER）的
约束下,提出一种以系统有效吞吐量最优为目标的自适应资源分配算法. 该算法在调度用户时兼顾用户的信道状态信息和公平性,利用误包率严格近似为高斯随机变量的性质得到传输速率和功率的闭式解. 仿真结果表明,由于考虑了信道估计误差,系统有效吞吐量大大提高;同时保证了用户的服务质量(QoS)和公平性,并具有较低的复杂度.     

大规模多用户MIMO系统导频波束形成预编码算法及仿真

为了降低大规模多用户MIMO系统中用户侧信道状态信息获取的开销,提出了一种基于导频预编码的波束训练算法.结合用户可达速率,采用几种不同线性预编码算法,给出了导频波束形成预编码算法.对该算法进行仿真,分析其在不同天线数和用户数条件下的频谱效率、信噪比以及相干时间间隔的关系.仿真分析结果表明:在相干时间间隔符号数大于50时,该算法频谱效率显著优于未采用导频预编码算法.信道估计开销不依赖于基站天线数目,仅与用户数目成正比.采用上述算法可有效降低MIMO系统中用户侧信道状态信息获取的开销.     

虚拟小区干扰均衡的波束形成算法

针对下一代无线通信系统(5G)超密网络场景中复杂的干扰问题,给出了以用户为中心的虚拟小区波束形成算法。采用利己利他的波束形成算法,对迫零算法进行利他松弛,以及系统效用拉格朗日函数最大化求解,得到波束形成矢量矩阵,实现了小区内部和小区之间干扰的动态平衡。通过与单纯利己或利他算法的仿真比较,结果表明利己利他波束形成算法可以提高系统吞吐量,获得更大的系统和速率。     

一种基于零陷导向随机跳空的物理层安全方法

使用跳空可以解决基于人工噪声的物理层安全方法信号空间分布恒定、易被窃听的问题,但是跳空图案泄露会导致系统安全性能失效。针对这一问题,提出一种基于零陷导向随机跳空的物理层安全方法。合法用户通过随机切换接收天线实现跳空,同时发送方通过波束成形对下一周期激活天线形成零陷,从而与合法用户实时约定跳空图案。由于主信道和窃听信道的差异性,窃听用户无法获取跳空图案。仿真结果表明,由于未知天线跳变规律,窃听者即使采用MUSIC-like方法进行窃听,仍无法实现干扰抑制,在BPSK调制方式下,其误码率接近0.5。     

Nakagami-m信道下有限反馈多天线系统性能分析

为了探讨Nakagami-m衰落信道下反馈比特数、接收天线数与系统性能之间的联系,为实际系统应用提供理论依据,针对多个发送天线单个接收天线(MISO)系统,分析了采用随机向量量化(RVQ)有限反馈波束成形时系统的性能,推导出了平均比特错误概率和中断概率闭式解,并将得到的闭式解扩展到基于接收天线选择的多输入多输出(MIMO)系统.仿真结果表明,获得的平均比特错误概率和中断概率闭式解的理论值与实际系统仿真结果一致,验证了所得结果的正确性.     

一种全速率的多天线中继STBC协作机制

为了使多天线中继在空时分组码协作发送过程中既可以实现全速率又能获得较高分集增益,提出了一种将中继间空时分组码协作与单个中继的多天线波束成形相结合的多天线中继空时分组码协作机制．中继采用正交频分复用传输,相同载波上的符号由不同中继通过空时分组码协作进行转发,同一中继内的天线间进行波束成形．此外,为了降低信道反馈开销,设计了一种适合多天线中继空时分组码协作机制的有限速率反馈机制．仿真结果表明: 文中所提多天线中继空时分组码协作机制在获得全速率的同时,用户端采用空时分组码译码算法就可同时获得由中继间空时分组码协作和中继内多天线波束成形带来的分集增益,且采用所提有限速率反馈机制可在损失较小系统性能的情况下显著降低信道反馈开销．     

多基站协作系统中基于机会SDMA的用户调度算法

为解决多基站协作系统调度用户时需要较大的信息反馈,提出了一种基于机会SDMA的用户调度算法。算法中每个基站采用正交随机向量作为波束成形向量,参与协作的各基站间通过高速链路共享波束成形信息。在接收端计算每个用户的SINR,发送端选择SINR最大的用户作为调度用户。采用该算法进行用户选择时,不需要考虑干扰小区的用户选择结果,很好的解决了多基站协作调度的困难,每个用户只需要反馈少量信息,极大地降低了反馈量,并获得了系统容量的增益。     

OFDMA系统中节能的遗传禁忌搜索功率分配

提出了一种用于多小区正交频分多址系统的功率分配算法. 以最小化系统发送功率为优化目标,在满足每个用户速率要求条件下,将遗传算法与禁忌搜索算法相结合,求解了多小区同频子信道上的功率分配问题. 定义了适应度函数,并给出了算法实现过程. 仿真结果表明,与已有算法相比,新提出的算法能在满足所有用户的速率要求条件下节约系统总发送功率,提高能量效率.     

发射波束赋形消除感知用户对主用户干扰算法

针对如何完全消除感知用户对主用户的干扰问题,探讨了如何利用发射端的波束赋形消除感知用户对主用户的干扰。给出了感知网络和主用户网络共存的系统模型和一种最佳波束赋形算法。并对这种最佳波束赋形算法进行了性能仿真,仿真结果表明,该算法较迫零波束赋形算法在性能上更有优势。与经典的迫零波束赋形方法比较,该算法既能消除对主用户的干扰,提高了感知用户自身的性能。     

透镜天线毫米波MIMO系统中基于开关结构的HBF算法

为了解决毫米波大规模多输入多输出（MIMO）通信系统中复杂的硬件成本和能量损耗的问题,提出了单用户系统中基于自适应开关结构的透镜天线阵列波束赋形方案.与传统均匀线性阵列相比,该方案在不显著降低性能的前提下,可降低波束赋形的硬件成本和能量损耗.结合块对角化（BD）迫零算法,将所提出的混合波束赋形（HBF）方案推广到多用户通信系统,同样可获得较高的频谱效率.     

OFDMA系统小区间干扰调度协调算法

为了防止小区间干扰严重降低频率复用因子为1的OFDMA系统性能,提出基于正交补空间的分布式干扰协调算法和比例公平干扰协调算法．分布式干扰协调算法根据用户反馈的信道信息,以用户信道右奇异值向量发送波束成形,以干扰信道左奇异值向量张成干扰空间,按照最大化系统容量准则调度干扰空间的正交补空间中的用户,在躲避小区间干扰的同时不增加对邻小区的干扰． 比例公平干扰协调算法在调度正交补空间中的用户的同时考虑用户公平性． 仿真结果表明,分布式干扰协调算法提高了系统容量．与分布式干扰协调算法相比,比例公平干扰协调算法在系统容量损失6％的情况下,边缘用户容量提升约50％．     

MIMO 系统中一种新的迫零预编码方案

针对传统迫零预编码无法适用于非满秩MIMO信道的问题,提出了一种新的迫零方案。通过对信道矩阵进行合适的分块,把对迫零预编码矩阵的设计转化为对两个线性方程组进行求解。该方法不要求信道矩阵满秩,其复杂度随着信道矩阵秩的增加而减少。仿真结果表明：该方案在信道满秩时与传统的迫零算法性能一致,并且与SVD预编码相比,复杂度较低,具有较好的误码率性能。     

多用户线性分散码与空间复用组合系统预处理算法研究

为了更有效地去除多用户下行链路的共道干扰,针对多用户线性分散码与空间复用组合系统,基于球形检测算法原理,在假定基站已知信道状态信息的情况下,依据后验信噪比最大化准则提出一种改进的迫零预处理算法.理论及仿真结果均证明:改进的迫零预处理算法不仅可以彻底去除用户间的共信道干扰,而且当下行链路中发射天线数目增加时可以进一步提高系统性能.     

非完美信道下SDMA系统动态自适应调度方案

分析了信道估计误差和信道反馈时延对采用迫零波束成形空分多址（SDMA）系统性能的影响. 为降低信道不完美的影响,提出了动态自适应调制方案. 该方案根据接收端的反馈信息动态地调整不同调制方式对应的信号干扰噪声比（SINR）门限,直到所有数据被正确接收为止. 在不增加系统信令开销和不改变原有系统参数（如调制阶数和门限）的情况下,充分利用确认/非确认(ACK/NACK)信息可有效抑制信道估计误差带来的影响.     

高效的下行多用户MIMO系统天线选择算法

首先分析了一种基于最大信拥噪比准则的多用户发射体制,推导出了其发射权值和信拥噪比的闭式解,然后在此基础上提出了一种高性能的天线选择及其快速算法。仿真结果表明,同现有的迫零方案相比,这种基于最大信拥噪比准则进行预编码的天线选择策略,能够获得较低的误码率,因而具有更优的综合性能。     

基于布谷鸟搜索算法的用户选择和干扰对齐

为了实现蜂窝系统中单小区边缘用户正常通信,减少相邻小区间多个边缘用户对本小区边缘用户造成的干扰,提出了一种基于布谷鸟搜索算法的用户选择和干扰对齐算法。该算法首先用布谷鸟搜索算法对小区边缘用户进行选择,接着采用干扰对齐方法消除相邻小区间的干扰,最后通过预编码和基于最小均方差（MMSE）译码方法消除小区内用户间的干扰。该布谷鸟搜索算法与快速排序搜索算法相比具有更低的时间复杂度。数值分析表明与基于迫零算法的译码方法相比,该译码方法能够提高系统容量2 b·s-1·Hz-2,改善误码率4 dB。     

MIMO-OFDM系统中的子载波间干扰消除

推导了一种在快衰落频率选择性信道下适用于多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)技术的系统模型.应用这个模型,分析了信道在一个传输符号内的时变特性带来的影响,它破坏子载波间的正交性,从而引起严重的子载波间干扰(ICI).针对这一问题,提出一种频域迭代子载波间干扰消除算法.通过将信道传输矩阵分离为数据部分和ICI部分,首先利用迫零算法获得发送信号的初始估计值,由信道的ICI矩阵生成干扰信号,从接收信号中减去干扰,之后利用数据矩阵和并行干扰抵消算法来消除不同发送天线上相同子载波的多流干扰.仅考虑邻近18个子载波带来的干扰,在其性能与原算法几乎相同的条件下,可以极大地降低计算复杂度.仿真结果表明该算法在不同的多普勒频移条件下能有效消除子载波间干扰,并且在低信噪比下逼近准静态信道下系统的性能.