基于非正交多址的室内可见光通信系统性能优化方法

室内可见光通信(Visible Light Communication, VLC)系统常用的非对称限幅光OFDM(Asymmetrically Clipped Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ACO-OFDM)与直流偏置光OFDM(DC-biased Optical OFDM, DCO-OFDM)采用加循环前缀、信道均衡和载波复用等方法解决信道干扰及多用户复用问题,但均以牺牲有效性为代价。非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)通过功率域复用提高频谱利用率,利用串行干扰消除(Successive Interference Cancelling, SIC)进行多用户信号处理,有效兼顾可靠性与有效性。将NOMA应用于室内可见光系统,建立基于NOMA-DCO-OFDM的可见光信号传输及信道增益模型。通过功率域多用户信道差异计算信道增益,进行功率分配实现功率域复用,提高系统容量和通信速率;利用SIC按功率分配算法对用户逐一解调,减弱信道干扰,提高可靠性。通过理论分析和仿真实验验证表明:该系统的通信速率达到6.8×107 bit·s?1,且合速率受用户数量的影响不显著。2用户下,误码率(Bit Error Rate, BER)为10?4时用户1有5.2 dB左右的性能提升,用户2有2.3 dB左右的性能提升,通信可靠性也明显提高。     

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。      

基于干扰对齐技术的无线通信系统设计

干扰是制约多用户无线通信系统容量的首要因素,传统正交化的干扰管理方式采用分割的方法分配无线资源,每个用户分到的资源随着用户数量的增加而减少,当用户数量较多时会严重降低用户的通信速率。干扰对齐是一种新型的信号处理技术,为提高多用户无线通信系统的容量提供了有效的解决方法。介绍了干扰对齐的基本原理,给出了完整的干扰对齐系统实现方案,包含通信流程、算法设计、信道状态的估计量化及反馈方案。最后,通过仿真验证了干扰对齐的性能。     

OFDMA上行系统中基于随机集理论的多用户信道估计

针对正交频分多址(OFDMA)上行系统,提出一种基于随机集理论的导频辅助多用户信道估计算法。该算法利用有限随机集合来建模和表示OFDMA上行系统中的用户状态、各用户对应的多径信道状态以及信道冲激响应等未知量,采用贝叶斯滤波理论来描述多用户信道估计问题,通过使用Rao-Blackwellized粒子滤波算法,实现了活动用户数和信道多径数动态变化情况下的多用户时变信道估计。计算机仿真结果证明了该算法的有效性。     

OFDM/OQAM系统中联合迭代信道估计和信号检测

与基于复数域空间正交条件的传统正交频分复用系统(OFDM with Cyclic Prefix, CP-OFDM)有所不同,基于交错正交调制的正交频分复用系统(OFDM/Offset QAM, OFDM/OQAM)满足实数域空间严格正交条件。因此在多径衰落信道条件下,CP-OFDM系统中的信道估计方法会导致OFDM/OQAM系统严重的字符间干扰和载波间干扰。该文结合OFDM/OQAM系统结构特点,提出了一种基于迭代信道估计和信号检测算法。该算法通过信道估计器和接收到的信号互相交换信息,消除导频序列中的字符间干扰和载波间干扰,提高信道估计和信号检测的准确度。仿真分析结果表明,经过一定次数迭代处理后,OFDM/OQAM迭代信道估计性能趋近于理想信道估计性能。     

高速移动通信系统中OTFS分数多普勒信道估计加窗研究

针对正交时频空间(OTFS)调制系统中分数多普勒信道对应的物理路径信道状态信息估计困难及计算复杂度较高等问题,该文提出一种节省导频资源的脉冲匹配滤波(PRS-PMF)信道估计算法。该算法首先使用数据与导频联合成帧的嵌入式辅助导频方法获得等效信道的估计,然后通过互相关匹配滤波估计出各路径信道状态信息,相比于传统的脉冲导频互相关匹配滤波信道估计算法,能够在降低计算复杂度的同时减少导频资源的占用。在此基础上,对OTFS系统加窗,减少窗口响应主瓣的整数样点数量并降低旁瓣电平,有效改善了等效信道多普勒响应函数的自相关特性,从而降低了其他符号及噪声对估计符号的干扰。     

利用数据和导频的多小区Massive MIMO系统信道估计

本文提出一种通过同时利用上行数据和导频进行信道估计来对抗时分双工大规模多输入多输出（Massive multi-input multi-output,Massive MIMO）系统中导频污染的方法。考虑到Massive MIMO系统下空间相关信道在角度域具有近似稀疏性,期望用户信道和干扰信道的多径分量因而可分辨。同时上行数据子帧中的数据符号数远大于导频序列的长度。基于以上两点观察,首先利用上行导频对信道进行粗估计,然后将解码得到的上行数据符号视为导频序列,用于得到角度域信道估计中能量较大分量所处的位置。通过抽取信道粗估计中相应位置上的信道系数,可以得到信道的精估计。仿真表明,无论相邻小区采用同一组正交导频序列、还是不同组但具有相关性的导频序列,所提出的信道估计方法都能有效地消除导频污染。      

导频辅助MC-CDMA系统的解相关干扰消除多用户检测器

我们提出了一种新的基于导频辅助的MC-CDMA系统的信道估计和解相关、解相关干扰消除检测器。这里的基于导频辅助的MC-CDMA系统的信道估计采用了一种新的算法．通过设计每个用户的导频信息．无需增加系统的过多负担,就可以实现较好的信道估计。解相关检测器采用了伪逆算法,解相关干扰消除检测器则用解相关检测器的输出作为一级输入,结合并行干扰消除算法。仿真结果显示了信道估计和多用户检测器的较好性能。     

多用户MIMO-OFDM系统中的一种新的用户调度算法

本文针对多用户环境下的多天线正交频分复用下行系统,提出了一种新的基于迫零波束成型的用户调度算法。迫零波束成型是在发送端消除用户间的干扰生成多个独立的空间子信道,来实现空间复用。由于在多天线正交频分复用下行系统中最优的用户选择算法需要遍历所有可能的用户集合,算法复杂度非常大,本文提出了一种简化算法。所提算法在保证每个用户的速率要求的情况下,通过贪婪算法来选择每个子载波上的用户集合,以最小化系统的发送功率。仿真结果表明在满足用户的速率要求下能达到很好的系统性能。     

低复杂度上行多用户MIMO检测算法

针对上行多用户MIMO系统,提出了一种新的空时检测算法.算法首先对接收信号进行线性重组,然后采用正交于各用户干扰集的匹配滤波向量来消除多用户间干扰,最后各用户利用等效信道的正交性实现线性译码.给出了非理想信道环境下算法的设计.理论分析及仿真结果表明,该算法具有复杂度低和顽健性好的优势,且性能优于其他检测算法.     

大规模MIMO系统中融合用户调度的叠加导频信道估计方法

传统的信道估计策略通常基于时分复用方式实现导频配置,导致大规模多输入多输出系统的带宽利用率有限,同时受信道相干时间的限制,大规模MIMO系统可利用的导频资源非常有限,因此,相邻小区不得不通过导频复用来实现信道估计,从而引起导频污染问题。针对上述问题,融合用户调度,提出了一种基于叠加周期性导频的信道估计方法。该方法通过优化功率分配因子,以信号泄露噪比（SLNR）作为度量指标,对不同小区的用户进行协作调度并分配相同的导频,不仅减轻了导频污染,而且提高了信道估计的精度。数值仿真验证了方法的有效性。     

OFDM/OQAM系统自适应波形设计及多址接入系统

基于传统正交频分复用技术的OFDMA多址接入技术仍然存在循环前缀-正交频分复用(CP-OFDM)技术的固有缺陷,即循环前缀的添加降低了系统频谱利用率,多普勒频移对传统OFDMA系统产生较强的子载波间干扰,且对相邻频带的其他无线传输系统引入较强的相邻信道干扰。该文主要讨论基于扩展高斯函数的正交频分复用系统自适应波形设计,通过信道散射函数选择合适的扩展因子参数,获取更高的频谱利用率和抑制符号间干扰和子载波间干扰。最后该文将自适应波形设计的思想扩展至基于扩展高斯函数的多址接入系统,使每个用户能够根据信道条件选择合适的成形滤波器函数,进而使多址接入系统达到全局最优化。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

去蜂窝大规模MIMO系统中基于迭代剔除的导频分配

针对去蜂窝大规模多输入多输出系统中导频污染问题,提出了一种基于迭代剔除的导频分配算法。首先利用各用户相对位置信息,为系统中用户建立适当半径的导频许可圈,为导频许圈的用户分配相互正交的导频,然后已经分配过导频的用户会从用户集剔除,不再参与后继导频许可圈中用户挑选和导频分配过程,最后利用贪婪导频分配算法为速率最低的用户更新导频。实验结果表明,基于迭代剔除的导频分配算法在合适的半径下可有效降低导频污染,实现去蜂窝大规模MIMO系统的网络吞吐量提升。     

基于用户公平性的MIMO-OFDM空间子信道分配算法

对多用户"多入多出-正交频分复用"(MIMO-OFDM)系统的空间子信道分配算法进行了研究,提出了使系统吞吐量最大化并且满足用户速率最小要求的多用户无线资源调度算法.仿真结果表明,与波束形成相比.所提算法具有更好的性能,既充分利用空间子信道,提高了系统容量,又采取有效措施保障了用户的公平性.     

大规模 MIMO 蜂窝网络系统中的导频污染减轻方法简

提出了2个减轻大规模天线蜂窝网络导频污染的方案：利用正交导频把蜂窝系统中的小区划分为两类一维大的天线阵列网络,每一类之内采用相同的导频,两类之间采用正交的导频,再利用导频功率控制方法减轻了导频污染。利用基站间的协调,以所有基站信道估计均方误差的求和最小为目标函数,寻求近似最优的导频序列长度和同导频用户发射导频时隙的分配方案,从而提高了信道估计的性能,提升了整个系统的下行链路可达和速率。     

一种基于二维处理的OFDM信道估计算法

该文提出了一种新的信道估计算法,用于无线移动信道下的正交频分复用(OFDM)系统。该算法对接收的导频信号(Pilot)分别在多径展宽域和多普勒展宽域进行处理,显著地降低了子载波间干扰和高斯白噪声的影响。此外,多普勒展宽域处理的滤波器是动态设计的,具有良好的自适应性。仿真结果表明,在不同的多普勒频偏下,该算法都有良好的性能。     

基于预编码与导频分配的大规模MIMO导频污染抑制

导频污染问题是限制大规模多输入多输出(MIMO)系统性能的主要影响因素.针对这个问题,提出了一种基于改进预编码和最优导频分配策略的大规模MIMO系统导频污染抑制算法.首先,在系统下通过基于改进遗传优化算法的最大化信干噪比(SINR)预编码算法,获得最优预编码矩阵;然后,通过基于用户信道条件优劣的最优导频分配策略对每个小区用户进行导频分配,从而实现大规模MIMO系统导频污染抑制.通过Matlab仿真结果可知,相对于传统的SINR预编码算法,所提算法的复杂度降低了65%左右,而导频污染抑制性能提升了30%左右.该算法能够有效抑制导频污染,提升大规模MIMO系统的性能.     

码分多址通信系统多用户检测的仿真研究

多用户检测技术利用各个用户的扩频序列、时延、幅度和相位信息对各用户进行联合检测,能有效抑制多址干扰,充分利用上行链路频谱资源,提高系统性能和容量,是码分多址通信系统中的关键技术之一。文章采用基于卷积编码块的串行干扰抵消多用户检测方法,利用MATLAB对多用户检测算法进行仿真,通过研究不同数据速率的三种应用场景,验证多用户检测算法对参考用户误码率的性能改善和提高系统用户容量的有效性。     

高速移动通信系统中OTFS信道估计算法研究

针对高速移动环境中双色散信道会出现信道估计可靠性下降的问题,该文在正交时频空(OTFS)调制系统的输入-输出模型中提出一种基于压缩感知的信道估计算法。该算法利用信道中最大多普勒频移和最大时延确定导频发送矩阵的大小,相比传统的正交匹配追踪(OMP)信道估计算法,能够在保证相似信道估计准确度的情况下节省导频资源;并在此基础上,对OTFS调制符号做相位旋转,增加差分矩阵的秩,理论分析和仿真结果表明,该方案能够提升OTFS系统的分集阶数进而降低噪声的干扰。     

非正交多脉冲调制的QR分解多用户检测

针对加性高斯白噪声信道下的多用户非正交多脉冲调制系统,提出了基于QR分解的非相干判决反馈多用户检测器。该检测器通过QR分解矩阵变换,利用功率较强用户的判决信息来进行干扰抵消,可以有效消除用户间的多址干扰。而在各用户内,针对多脉冲调制技术,提出了一种线性解相关运算来进行非相干检测。同时,考虑解相关运算中矩阵求逆的复杂度比较高,进一步提出了一种软干扰抵消检测器。仿真结果表明所提的两种多用户检测算法可以有效消除非正交调制所造成的多址干扰,极大地提高功率较弱用户的性能,并且所提软干扰抵消检测器通过避免矩阵求逆降低了计算复杂度,同时检测性能没有损失。