不理想的信道互易性对波束成形技术的影响…

在无线通信系统中,基站可以根据信道互易性使用波束成形(Beam Forming)技术提升系统性能。信道互易性的准确程度对性能是有影响的,因此需要对其分析以指导系统设计。对长期演进(LTE)系统的互易性进行建模,指出了终端发送天线和接收天线数目的不对称性,以及基站信道估计的误差对信道互易性的影响。通过数值仿真验证了不理想的信道互易性使波束成形性能受到损失,并为系统改进提出思路。其结论容易推广到其他应用波束成形的无线通信系统。     

基于非理想CSI的下行MU-MIMO鲁棒波束成形

在下行多用户多入多出（MU-MIMO）系统中,基站（BS）所获得的非理想信道状态信息（CSI）会导致频分双工（FDD）系统预编码性能变差.现有的MU-MIMO鲁棒预编码算法虽然可以对抗非理想CSI所导致的系统性能损失,但其只考虑其中一种或两种信道误差的鲁棒性,因此系统性能提升有限.本文通过建立包含信道估计误差、量化误差和延时误差的联合信道误差模型,推导出具有集中式特性的基于最小均方误差（MMSE）的鲁棒波束成形矩阵的闭式解;随后将这种信道条件应用到分布式通信系统,并推导出具有分布式特性的基于信号泄露的MMSE的鲁棒波束成形矩阵的闭式解.数值分析表明,本文所提的集中式和分布式MU-MIMO波束成形算法,与只考虑量化误差的鲁棒MMSE算法相比,具有更优的系统和速率与误码率,补偿了上述三种信道误差所导致的预编码性能损失.     

基于有限信道信息的波束成形系统设计

针对多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)通信系统,提出了基于有限信道信息(CSI)的波束成形算法。通过Nutaq基站验证平台,实现了基于MIMO-OFDM系统的信道反馈和波束成形,并对算法进行了验证。验证结果表明,该算法不仅能降低反馈数据量要求,还能有效提高系统的通信性能。     

基于无人机中继的星地认知网络波束成形算法

针对基于无人机中继的星地认知网络,提出了两种波束成形（beamforming, BF）算法,通过对各种干扰进行抑制,实现系统间的频谱共享。具体而言,在基于无人机中继的卫星网络作为次级网络、地面网络作为主网络的情况下,以无人机最大发射功率和主用户所受干扰为约束条件,建立次级用户信干噪比最大化准则的优化问题;接下来在已知次级用户统计信道状态信息的条件下,提出一种基于迭代的BF算法对优化问题进行求解;更进一步,为了降低迭代算法的实现复杂度,提出了一种基于迫零的BF算法。最后,计算机仿真验证了所提两种波束成形方案的正确性与有效性。     

TD-LTE双流波束赋形技术分析

文章介绍了3GPP Release 9中提出的双流波束赋形技术,对双流波束赋形技术的实现原理以及两种不同的应用场景进行了阐述。通过仿真,文章对单用户双流波束赋形时TM8与TM3和TM7进行了性能对比,并对单用户双流波束赋形和多用户双流波束赋形下的小区吞吐量增益进行了比较分析,分别给出了它们的信噪比适用门限。最后,文章通过外场测试评估,对仿真结果进行了验证,并给出双流波束赋形技术对系统吞吐量增益的结论。     

LTE-A下行单用户MIMO增强技术研究

无线通信系统中,基站可以针对信道空间特性采用不同的下行传输模式获得空间复用增益和波束成形增益以提升系统性能。LTE-A中的下行单用户MIMO增强技术,采用了基于码本以及非码本的预编码技术优化性能,有必要分析其技术特点和增益来源以指导产品设计。分析了LTE-A中单用户MIMO技术演进的新特点,着重研究了新的双码本结构,在对信道属性匹配、码本搜索运算复杂度和UE上报载荷方面的改进。针对LTE-A预编码技术性能问题,通过计算机链路级仿真比较了LTE—A中基于码本以及非码本预编码技术的吞吐量性能,仿真结果表明码本技术较非码本技术具有一定优势。     

毫米波下行多用户系统安全混合波束成形算法

毫米波混合波束成形结构受到日益广泛的认可,但缺乏以安全性为着眼点的混合波束成形算法研究,特别是当窃听者具有多用户译码能力时,系统安全性能无法得到保障。针对上述问题,该文基于人工噪声辅助的思想提出一种毫米波下行多用户系统安全混合波束成形算法。首先,将混合波束成形矩阵的模拟部分和数字部分解耦合独立求解,在充分考虑信道特性的基础上,通过最大化用户接收信号能量和迫零思想分别设计有用信号的模拟和数字波束成形矩阵;然后,通过SVD分解设计人工噪声的基带数字预编码矩阵,将人工噪声置于合法用户零空间。仿真结果表明,人工噪声辅助的安全混合波束成形算法有效解决了存在具有多用户译码能力窃听者时系统的安全问题。

     

下行链路广播信道能效优化鲁棒波束成形算法

针对多天线广播下行链路通信系统,研究了一种鲁棒能效联合波束成形和功率分配算法。首先,鲁棒能效优化问题描述为满足一定功率约束的系统和速率与系统消耗之比的最大化优化问题。其次,利用分数规划理论及用户速率与最小均方误差之间的关系,把所描述的分数规划优化问题转化成参数化多项式优化问题。然后,利用拉格朗日对偶及单调优化理论,提出了一种有效的鲁棒能效优化算法。数值仿真结果表明,相对于传统的非鲁棒能效优化算法,所提鲁棒能效优化算法可获得明显的能效性能增益。      

TD-LTE下行信道估计的DSP实现

根据项目选定的硬件,选择了合适的信道估计算法,给出了基于变换域IDCT/DCT的LS算法和基于小区专用参考信号的一种TD-LTE下行信道估计的DSP实现方案。CCS的仿真结果表明,该方案具有良好的实时处理能力,获得了较好的估计性能。     

时变信道中非理想反馈条件下波束成形的误码率分析

在基于信道信息有限反馈的无线多入单出系统中,发射机可采用简单的波束成形技术实现发射分集增益和阵列增益。已有的相关研究大多包含块衰落信道、准确信道估计或无反馈延迟等理想假设。该文建立了更为实际的Jakes时变信道中存在信道估计误差和反馈延迟的系统模型,分析了方形和矩形正交幅度调制星座图的平均误码率。研究表明：误码率的理论分析和仿真结果完全相符;增加反馈比特数可提高阵列增益,但不能增加分集增益;在慢变信道中,波束成形要显著优于正交空时分组码;误码率受信道估计误差和反馈延迟影响,且对后者尤为敏感。     

TD-LTE下行链路波束赋形技术研究

在波束赋形系统模型和算法准则的基础之上,给出一种相对传统特征值分解方法有一定简化的算法。该方法能够有效克服波束赋形过程中复杂度较大且会引起系统延迟的问题。根据TD-LTE系统物理层协议规定生成信号源并进行建模,通过搭建完整的赋形链路来获得波束赋形的加权系数。在多径衰落信道下,对传统的基于QR分解的特征值分解算法和简化算法进行仿真分析。结果表明：在相同的仿真条件下,简化后算法能够在保持一定精度的基础上,复杂度降低为原来的1/60。     

TDD-MIMO下行链路预编码

针对TDD系统中移动端采用单天线发射,提出2种有效利用精确部分信道信息与统计信息的预编码方法.在无反馈信息的情况下,最大限度地利用精确的信道信息,同时在统计意义上保证其他数据流的速率;在有限反馈情况下,首先利用约束最大似然估计对移动端第2根天线对应信道矢量的方向进行估计,然后利用估计出的信道作SVD分解以确定发射预编码矩阵.仿真验证了所提方法的有效性.     

一种改进的TD-LTE下行定时同步算法

针对正交频分复用定时同步实际应用问题,利用循环前缀的统计能量差和统计相关特性,提出了一种改进的TD-LTE下行定时同步算法,减小了计算复杂度,同时能检测循环前缀类型.仿真结果表明,算法在多径衰落信道下,特别是小信噪比条件下,定时同步性能优越,并对归一化频偏和多普勒频移变化具有较强的适应能力.     

Nearfield beamforming using radial reciprocity

We establish the asymptotic equivalence, up to complex conjugation, of two problems: 1) determining the near-field performance of a far-field beam pattern specification and 2) determining the equivalent far-field beam pattern corresponding to a near-field beam pattern specification. Using this reciprocity relationship, we develop a computationally simple procedure to design a beamforming array to achieve a desired near-field beam pattern response. The superiority of this approach to existing methods, both in ease of design implementation and performance obtained, is analyzed and then illustrated by a design example     

TD-LTE下行链路侦收中小区物理层ID的快速获取

LTE小区物理层ID是对移动通信系统实施监测、管控与利用中的关键信息.以TD-LTE下行链路为目标对象,在对其信号模型与物理层ID计算要求简要介绍之后,充分利用TD-LTE信号规整的时频结构特性,基于时域多重脉冲特征实现了子帧划分与符号粗同步,基于辅同步信号频域特征并结合LTE应用边界条件实现了载波中心频率的精确估计.在此基础上利用辅同步信号的BPSK调制特点实现了符号的精同步,通过辅同步信号的解调比对及主同步信号相位序列比对获取了小区组号和扇区号,从而计算得到小区物理层ID.上述方法的有效性经过了实采信号的试验验证,具有简洁快速的特点,适合于TD-LTE信号侦收的工程应用.     

Downlink beamforming for DS-CDMA mobile radio with multimediaservices

Downlink beamforming is a promising technique for direct-sequence code-division multiple-access (DS-CDMA) systems with multimedia services to effectively reduce strong interference induced by high data rate users. A new downlink beamforming technique is proposed that converts the downlink beamforming problem into a virtual uplink one and takes into account the data rate information of all users. Since the main complexity of this method is due to the existence of multidelay paths, two simplified algorithms are suggested using an equivalent one-path channel vector to replace multipath channel vectors. Computer simulation results are given to evaluate the downlink capacity of DS-CDMA systems using a base station antenna array and the new algorithms proposed     

TD-LTE系统中下行CoMP技术研究及其验证

根据TD-LT E移动通信系统原理和实际外场测试的结果,提出提升该系统边缘用户感知的必要性。进一步根据R10/R11协议定义的基于BBU池的协作多点（CoMP）技术,探讨其在分布式BBU部署场景下应用于下行链路并作用于现有R8/R9终端的必要性及其方法。通过仿真和实际的外场验证表明,分布式BBU部署下,采用传输互联达成协作的技术能够有效提升边缘用户的吞吐量,从而提升用户感知。     

TD-LTE系统中动态下行波束赋形算法性能分析

根据加权粒度的差别,介绍了per-RB-MRT算法和full-BW-EBB算法的原理,并对这两种算法的特点以及性能差异进行了理论分析.构建了符合3GPP规范定义的TD-LTE系统上下行仿真平台,对这两种算法在有信道估计误差(包括信道估计精准度和信道信息时延)的情况下的其性能进行了理论分析和仿真研究.仿真结果表明,per-RB-MRT算法在上行信道估计值和下行信道实际值契合较好的情况下能够趋于最佳理论性能,而full-BW-EBB算法由于利用了相对稳定的信道空间相关特性,因而能够在较差的信道环境中保持较高的性能鲁棒性.这些仿真结果对于实际场景中的算法选择提供了重要的参考依据.