毫米波大规模MIMO系统波束旋转预编码设计

为解决毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统因功率泄漏导致的能量损耗问题,该文提出基于最小相位误差的波束旋转(MPE-BR)预编码方案。首先,采用基于相移器的波束选择网络,构建波束选择集合,系统中每个射频(RF)链通过选择多个波束达到收集泄漏功率的目的。然后,以最大增益波束为基准,根据最小相位误差准则确定波束选择集合的相位,将所选波束的信道增益近似对准同一方向,使得用户的接收信噪比(SNR)最大,从而提高系统性能。此外,该文对所提预编码算法进行了理论分析,推导了频谱效率上界和能量效率上界。实验验证了理论推导的正确性,仿真结果表明,所提方法具有接近无漏功率的和速率性能,与现有的算法相比,所提方案具有较好的频谱效率和能量效率性能。     

基于深度学习的多用户Massive MIMO预编码方法

在下行链路传输场景中,发射机处的功率分配和波束赋形设计至关重要。考虑一个多用户Massive MIMO系统中总功率约束下最大化加权和速率问题,经典的WMMSE算法可以获取次优解,但计算复杂度过高。为了降低计算复杂度,提出了一种基于深度学习的快速波束赋形设计方法,该方法可以离线训练深度神经网络,利用训练后的神经网络求解最优波束赋形解,只需要简单的线性和非线性操作即可完成。实验结果显示,该方法可以逼近WMMSE算法精度的90%以上,同时计算复杂度和时延也大大降低。     

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.     

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。     

基于混合量化移相器的毫米波大规模MIMO预编码设计

针对毫米波大规模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统能量效率低下的问题,提出一种基于混合精度移相器量化的混合预编码设计方法.首先考虑到系统能量效率闭合表达式难以直接求解,通过Dinkelbach方法将能量效率优化问题转换为范数最小化的形式,然后将其进一步解耦为混合预编码矩阵和混合...     

大规模MIMO时分双工系统的鲁棒预编码设计

对于采用大规模MIMO技术的时分双工系统,天线互易误差会破坏上下行信道互易特性,大幅降低预编码算法下行传输性能。由于实际系统难以完全消除天线互易误差,该文以最大化各用户平均信泄噪比为目标,根据天线互易误差的统计特性,设计了对该误差具有鲁棒性的线性预编码算法。同时为了进一步降低用户接收端的等效噪声功率,该文还将该线性鲁棒预编码算法扩展为基于矢量扰动的非线性鲁棒预编码算法,并通过减格辅助技术降低其扰动矢量求解复杂度,使其更适用于大规模MIMO系统应用。计算机仿真结果表明在存在基站天线互易误差条件下,该文所提出的线性与非线性鲁棒性预编码算法的性能均优于传统预编码算法的性能。     

大规模MIMO下行预编码技术

考虑大规模多输入多输出(MIMO)中导频序列开销过大以及预编码复杂度的问题,提出了两种适用于大规模MIMO的预编码技术:基于用户调度和波束选择的波束分多址(BDMA)下行传输技术,即通过简单高效的贪婪算法进行用户调度和波束分配,使不同的用户在正交的波束上进行传输;基于用户分组的两级预编码技术,即基于用户分组的两级预编码方法,利用聚类算法将信道特性相似的用户分为一组,基站进行第一级组间干扰消除预编码,基站获取分组的等效瞬时信道后,进行第二级组内干扰消除预编码。研究结果证明:两种下行传输技术在解决大规模MIMO中导频开销过大和系统复杂度问题方面都是切实有效的。     

毫米波大规模MIMO系统中基于机器学习的自适应连接混合预编码

毫米波大规模MIMO系统混合预编码是提升无线通信系统容量和降低射频链使用数量的关键技术之一,但是仍然需要大量高精度的相移器实现阵列增益。为了解决这个问题,本文中,首先通过最大化每个用户的接收信号功率,得到自适应连接结构中射频链与基站天线匹配关系,然后创新地把基于机器学习的自适应交叉熵优化方法应用于1比特量化相移的自适应连接混合预编码器中。通过减小交叉熵和加入常数平滑参数保证收敛,自适应地更新概率分布以得到几乎最优的混合预编码器。最后,仿真验证了所提方案的可行性以及具有满意的可达和速率,与其他相同硬件复杂度的混合预编码方案相比具有更优的可达和速率性能。     

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。     

大规模MIMO下抗导频污染的预编码研究

大规模MIMO技术是传统MIMO技术的拓展,其中导频污染问题是大规模MIMO技术中关键问题之一。以下对目前研究存在的两种模型中的抗导频污染的预编码方案进行了讨论:独立信道模型和空间相关信道模型。两种信道模型对于不同的场景,各有其讨论价值。最后对目前研究所存在的缺陷及今后的发展趋势进行了讨论。     

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。      

A Low-Complexity AEPDF-assisted Precoding Scheme for Massive MIMO Systems with Transmit Antenna Correlation

Journal of Signal Processing Systems - Multi-user massive multiple-input multiple-output (MU M-MIMO) system employs array of hundred (or thousand) antennas and precoding/equalization capability at...     

基于深度学习的下行大规模MIMO OFDM系统的1比特预编码算法

大规模多输入多输出(MIMO)系统中通过在基站端配备数百根天线,在提高频谱利用效率的同时,也带来了系统成本的增加。本课题组之前提出了一种适用于下行大规模MIMO正交频分复用(OFDM)系统的收敛保证的多载波1比特预编码算法(CG-MC1bit),能够获得较优的系统性能,但相应的计算复杂度较高,阻碍了其在实时系统中的应用。为进一步解决大规模MIMO系统中的成本和功耗问题,该文提出了一个模型驱动的神经网络,在CG-MC1bit算法的基础上迭代展开(Unfolding)得到了一种更加高效的CG-MC1bit-Net算法。具体而言,将迭代算法展开为一个神经网络,并引入可训练的参数来替代前向传播中的高复杂性操作。实验结果表明,该方法能够自动更新参数,与传统的预编码算法相比,收敛速度更快,计算复杂度更低。     

多用户MIMO系统TH预编码

传统TH预编码方案将所有的均衡工作放在发射端完成,没有充分发挥MIMO技术的优势。该文提出一种针对移动端多天线的TH预编码方案,用户之间的干扰消除由发射端完成,而用户之间多个流之间的干扰消除由各个用户自行完成。通过对信道矩阵进行块下三角分解并按速率最大准则进行功率注水,所提方案比传统单天线TH预编码方案有更高的速率。     

A Universal Hybrid Precoding Scheme for Massive MIMO Communications

Based on an analog radio frequency(RF)network, hybrid precoding(HPC) for massive MIMO can achieve very high spectral efficiencies with moderate hardware cost and power consumption. Despite the extensive research efforts in recent years, the practioners are still looking for HPCs that are efficient and easy-to-implement. In this paper, we present a new method termed as the universal hybrid precoding(UHP), which is nearly optimal, computationally efficient, and applicable to various types of RF ne...     

Meta-heuristic Algorithm Based Precoding in Massive MIMO

Wireless Personal Communications - In last few years there is escalating growth of teletraffic accompanied with higher power emission resulting in increased global carbon footprint. But as...     

Regularized MIMO Equalization for SC-FDMA Systems

In this paper, we propose an efficient frequency domain equalization scheme for Multiple Input Multiple Output (MIMO) Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access (SC-FDMA) systems. The proposed scheme avoids the complexity problem associated with the conventional MIMO Zero-Forcing (ZF) equalizer as well as the noise enhancement problem. The matrix inversion process associated with the proposed equalization scheme is performed in two steps to reduce complexity. A regularization term is added in the second step of the matrix inversion to avoid the noise enhancement. Simulation experiments on uplink MIMO SC-FDMA systems show that the proposed equalization scheme provides better performance than that of the ZF equalizer and its complexity is far less than that of the ZF equalizer.     

一种实用的毫米波大规模MIMO混合预编码算法

数字模拟混合预编码可以用较少的射频逼近全数字预编码的性能,可以用来解决毫米波大规模MIMO系统中由于射频链路过多造成的硬件损耗和校准问题。为解决传统混合预编码结构难以实现的缺点,该文的混合预编码研究基于一种简单的固定子连接结构。推导了系统可达速率最大,模拟预编码矩阵应满足的条件,从而将混合预编码矩阵设计问题转化为优化问题。采用鸟群算法(BSA)解决此优化问题,求得最优的预编码矩阵。针对模拟移相器分辨率有限的情况,提出一种直接量化的解决方案和一种基于改进的离散BSA的解决方案。仿真结果表明,所提算法能够基于简单结构实现较好的性能;移相器分辨率有限情况下,所提的两种解决方案都是有效的,且基于离散BSA的方案在分辨率较低时性能更优。     

Cluster-Based Massive Access for Massive MIMO Systems

Massive machine type communication aims to support the connection of massive devices,which is still an important scenario in 6G. In this paper, a novel cluster-based massive access method is proposed for massive multiple input multiple output systems. By exploiting the angular domain characteristics, devices are separated into multiple clusters with a learned cluster-specific dictionary, which enhances the identification of active devices. For detected active devices whose data recovery fails, p...     

Space Time Regularized Zero Forcing in Downlink Code Division Multiple Access Systems with Complementary Codes

Wireless Personal Communications - Complementary coded code-division multiple access (CC-CDMA) has been originated as one of the extremely robust multiuser access technique in designing high data...