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。     

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...     

TDD模式下无小区大规模MIMO系统的导频干扰抑制

为了缓解无小区大规模MIMO系统的导频干扰、提高系统性能,提出了一种综合导频复用、AP选择和功率控制的导频干扰抑制策略。首先,提出了基于用户距离排序的导频分配,合理地避免了两个距离较近的用户复用导频,以减少导频干扰的影响。然后,通过分析系统吞吐量表达式中的影响因子确定AP选择的标准,只选择对用户的宏分集增益有主要影响的AP作为用户的服务AP。最后,提出了一种改进的最大最小功率控制算法,提高系统平均吞吐量。仿真结果显示,提出的导频干扰抑制策略有效地减轻了导频干扰带来的性能损失。     

FDD大规模MIMO系统速率最大化导频信号设计方法

该文针对FDD大规模MIMO下行系统,联合考虑信道空间相关性、信道估计精度和波束成型方案对导频信号设计的影响,以最大化下行遍历可达速率为目标,以系统总功耗为约束,建立关于导频信号矩阵的优化模型。由于原始优化问题的目标函数没有闭合形式表达式,利用大维矩阵理论中确定性等价原理可获得其近解析表达式,从而得到了遍历速率关于导频矩阵的显示表达式。基于此,利用主导理论,推导出了最优导频信号所具有的矩阵结构特征。进而,将原优化问题转换为等价的导频序列功率分配问题,再利用拉格朗日对偶法求解得到了最优导频信号的闭合形式解。通过分析,给出了最优导频序列长度的实际值与最大范围。数值仿真结果验证了所推导的遍历速率解析表达式的精确性和有效性,并对比了所提出的导频方案与传统基于最小均方误差准则导频方案在遍历速率方面的性能增益,以及所使用的导频序列长度差异,同时给出了两种方案在导频信号功率分配时的差异性。      

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。     

大规模MIMO系统中的动态导频分配方案

针对多小区大规模多输入多输出(MIMO)系统中存在的导频污染问题,通过分析MMSE信道估计产生的误差,提出了一种动态导频分配方案.该方案将目标小区与相邻小区相邻的边缘区域内的用户进行动态导频分配,剩余区域内的用户进行随机导频分配来提升系统下行链路的平均可达和速率.仿真结果表明,该方法不仅能显著地提升信道估计的性能,而且还能有效地提高整个系统下行链路的可达和速率.     

多用户FDD大规模MIMO下行系统能效功率分配算法

针对多用户频分双工(Frequency Division Duplexing,FDD)大规模多输入多输出(Multiple-Input MultipleOutput,MIMO)下行系统,从绿色通信角度出发,研究了能效准下基站训练序列信号和有效数据信号的功率分配问题。首先,利用大维随机矩阵理论,推导得出能效目标函数的解析表达式。基于此,采用高发射信噪比条件,将原始的非凸分式问题转化为拟凹问题。进而,证明了全局最优功率解的存在性和唯一性,并发现最优导频功率和数据功率之比为常数,且该常数仅由系统用户数、导频长度以及信道相干时长所决定。利用该关系式,获得最优功率的闭合形式解,并提出一种低复杂度的迭代优化算法。最后,通过Matlab数值仿真对所提功率分配算法进行了验证,分析了不同系统参数(如天线数、用户数、电路功耗等)对系统最优能效性能的影响,同时可以看到通过少量的迭代次数便可收敛到稳定点。     

信道老化时高速移动大规模MIMO上行系统的性能分析

针对高速移动场景下大规模多输入多输出(MIMO)上行通信系统,推导了时变莱斯衰落信道中信道老化时大规模MIMO上行通信系统的可达和速率表达式,并且分析了信道老化对系统功率缩放准则的影响.理论分析与仿真结果表明,在时变莱斯信道中,每个用户的发送功率按照1/M进行缩放,信道老化仅会引起系统可达和速率的降低,而莱斯因子对系统可达和速率及功率缩放准则均有影响,且信道老化对系统可达和速率的影响较莱斯因子的影响可以忽略不计.     

频分双工大规模MIMO系统时变信道估计

大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）系统的性能增益依赖可靠的信道估计,传统信道估计方案主要面向准静态场景,在用户高速移动场景中性能下降明显。本文研究频分双工（Frequency Division Duplex, FDD）大规模MIMO系统中的时变信道估计问题,利用信道向量在角度域的空时稀疏特性,提出软结构先验模型驱动的稀疏贝叶斯信道估计（Soft-Structured Prior Model based Sparse Bayesian Estimation, SSPM-SBE）方案,针对方案涉及的复杂贝叶斯估计问题,给出基于变分优化的低复杂度求解方法。SSPM-SBE方案能够充分利用当前和历史接收导频数据改善时变信道的估计性能,且无需信道大尺度信息的先验认知,仿真结果验证了方案的优越性。      

大规模MIMO系统中基于图着色的半动态导频分配

针对大规模MIMO系统中存在的导频污染问题,提出了一种基于图着色的半动态导频分配方案。首先,推导出各个小区可以复用导频的用户与其服务基站的最大距离门限。然后,根据该门限值将系统内各小区的用户分为小区中心用户和小区边缘用户;允许各个小区门限值之内的用户（小区中心用户）复用相同的导频;最后,基于图着色理论协同分配各个小区的小区边缘用户的导频,达到降低导频干扰的目的。仿真结果显示,该方案减少了用户间的导频干扰,有效地提升了整个系统的上行可达和速率。     

大规模MIMO系统中基于用户位置和用户分类的导频分配

针对大规模MIMO通信系统中存在的导频污染问题,提出了一种基于用户位置和用户分类的导频分配方案。该方案根据路径损耗和到达角设计目标函数及合理阈值,通过将用户的目标函数与阈值进行比较,把系统中所有用户分为高干扰和低干扰两类,接着为低干扰用户复用导频序列、高干扰用户分配额外正交导频序列来减轻导频污染。仿真结果表明,该方案提高了通信系统性能。     

发送端已知信道均值或协方差信息的MIMO系统的功率分配

本文研究了在发送端已知信道均值或协方差信息情况下单用户多输入多输出（MIMO）系统的功率分配问题．发送端已知信道均值信息时，信道建模为非相关莱斯信道；发送端已知协方差信息时，信道建模为相关瑞利信道．通过最大化遍历（ergodic）信道容量的一个较紧的下界，针对发送端已知信道均值或协方差信息的情况分别提出了新的功率分配的方案．仿真结果验证了该功率分配方法的有效性。     

双辅助大规模系统中基于双时间尺度的信道估计方案

在双智能反射面（IRS）辅助的大规模多入多出（MIMO）通信系统中,为获取信道状态信息（CSI）而进行的信道估计需要较大的导频开销。考虑到基站（BS）-IRS信道与IRS-IRS信道具有高维且准静态的特性,而IRS-用户（UE）信道具有低维且时变的特性,本文提出一种基于双时间尺度的信道估计方案。首先,对于准静态信道,由BS发送导频并基于坐标下降算法和最小二乘法分别估计BS-IRS信道和IRS-IRS信道。然后根据准静态信道的估计结果进一步基于最小二乘法估计IRS-UE信道。仿真结果表明,本文所提出的方案可以采用低于对比方案50%的导频开销来获取低于对比方案近10 dB的估计归一化均方误差（NMSE）,实现用更少的导频开销获取更高的信道估计精度。     

大规模MIMO下贝叶斯压缩感知信道估计方法

由于存在导频污染问题,基站侧高效、高精度地获取信道状态信息对实现大规模多输入多输出（MIMO）正交频分复用系统的潜在优点至关重要。通过使用压缩感知技术,可以有效解决导频污染问题。然而,在压缩感知信道估计算法中,很难直接获取信道稀疏度的先验知识。为了解决这个问题,文章提出一种基于贝叶斯压缩感知的信道估计方法,该方法将稀疏信号的统计信息作为先验知识,并运用于多用户大规模MIMO系统的上行链路。仿真结果表明,与传统的信道估计方法相比,所提方法能有效重构原始信道系数。