室外3D散射信道中ULA/UCA天线MIMO性能分析

为更好地解决室外三维(3D)空间域的移动通信问题,提出了一种新型室外3D空间域散射信道统计模型,主要研究MIMO多天线系统的接收性能。在宏蜂窝小区移动通信环境中,模型能够估计多径衰落信道的重要空间信道参数,首先推导了多径衰落信道的到达角(Angle of Arrival,AOA)概率密度分布。此外模型在设置多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)多天线的均匀线性阵列(Uniform Linear Array,ULA)和圆形阵列(Uniform Circular Array,UCA)的基础上,分析了波达信号不同方位角分布对散射信道中MIMO性能的影响因素,包括MIMO空间相关性、信道容量以及天线阵列配置。数值仿真结果与3D多径衰落信道模型对比,表明本模型的信道参数估计符合理论和实际的通信环境,为评估MIMO天线接收系统与仿真无线通信系统提供了创新性的研究。     

基于虚拟MIMO子信道的多用户分集资源调度算法

根据多天线(MIMO)信道空间相关特性,提出一种虚拟子信道的分析方法,从子信道角度探讨信道容量在发射端已知信道响应时预期的性能改善;在此基础上,提出一种逼近信道容量上限的波束形成方法,发掘MIMO信道矩阵最大奇异值与波束形成矢量潜在的联系,并从理论角度详细分析了单用户与多用户最大奇异值联合分布特性,实现阵列增益、空间分集和多用户分集充分融合;仿真与分析表明,利用用户间潜在的随机分布特性能有效提高用户的空间分集增益,提高系统资源利用率,对系统性能改善显著.     

基于MIMO的对流层散射通信信道损耗研究

针对多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)场景下的对流层散射通信信道损耗进行了研究。在设计远距离MIMO通信系统时,链路损耗估计是其中的关键技术,而现有技术在损耗估计时都忽略了波束与散射体碰撞时的能量损耗。根据湍流非相干散射理论,首先将对流层建模为多条可微的曲线,从而与发射和接收天线阵列构成曲边梯形,根据此信道几何模型,计算入射角、反射角和散射角的角度关系;其次,建立了电磁波束射入散射体后散射波在散射体表面的能量分布模型;最后,根据波束传输距离,量化散射信道的损耗,推导得到基于MIMO对流层散射信道的衰落系数和信道矩阵。将仿真计算结果与实际数据进行对比,验证了所提模型在链路损耗估计问题上的有效性和准确性,同时根据仿真结果对接收天线的仰角设计提出了建议。     

电磁矢量传感器EVS对MIMO多天线系统影响研究

为提高多输入多输出(MIMO)无线通信系统的性能,建立了基于标量传感器的均匀矩形天线阵列(URA),并将电磁矢量传感器信号处理方式与MIMO信号处理方式有机结合,建立了基于电磁矢量传感器的天线阵列。推导了各天线阵列的空间衰落相关性公式,分析了方位角和仰角的平均到达及角度扩展等参数变化对于相关性的影响。确立了MIMO系统发射和接收两端的相关性协方差矩阵,分析了不同天线阵列的信道容量大小。通过仿真模拟,证明了电磁矢量传感器阵列具有优异的性能和良好的应用前景。     

多用户MIMO系统低复杂度收发联合波束成形方案

基于多用户多输入多输出(MIMO)有限反馈系统提出了一种收发联合波束成形方法。该方法在发送端采用每个用户酉速率控制(PU2RC)波束成形技术,在接收端采用基于信干噪比(SINR)最大化的天线合并算法。天线合并算法利用用户SINR的广义Rayleigh熵特性寻找最佳的天线合并矢量。仿真结果表明,该方法能充分利用信道信息,不仅改善了传统PU2RC系统的和速率性能,相对于已有的迫零(ZF)联合波束成形方法,对信道状态信息的量化误差的敏感性更低,用户选择算法的复杂度更低,且低速率反馈条件下和速率性能更优。     

一种改进的MIMO MC-CDMA系统的训练序列设计

MIMO和MC-CDMA技术相结合,能够提高传统MC-CDMA系统的性能.在分析MC-CDMA系统中不同信道估计方法的基础上,提出一种改进的基于训练序列的MIMO MC-CDMA信道估计方法,能够使发射天线个数成倍增加,而不仅仅受限于子载波个数与多径数目之比,并设计合理的训练序列,大大降低了计算的复杂度.     

基于拉普拉斯分布天线阵列下MIMO性能研究

多天线系统是可以克服多径干扰的影响并增加频谱使用效率的系统.MIMO系统的容量增加主要取决于无线电信道的空间相关性性能.主要研究了MIMO天线阵列系统的性能,包括MIMO空间时间相关性和天线阵列配置,推导了当角能量遵循拉普拉斯分布时均匀线性阵列、均匀圆阵的衰落相关性解析公式,并分析了两种天线阵列下的系统信道容量.通过计算机程序模拟仿真验证了分析结果,验证结果表明当阵元间距增大或者衰减因子减小(角度扩展增大)时,空间衰落相关性减小,系统信道容量增大,提升了系统性能.     

微小区MIMO信道模型的相关性分析

根据微小区双散射的MIMO椭圆信道模型,分析发送、接收端阵元天线间的信道相关性,考虑到发射端与接收端周围存在大量散射体,且散射体服从非均匀分布,采用Von Mises分布函数描述散射角度的分布情况,从而得到信道相关函数的闭式表达式,并通过仿真分析影响信道相关性的主要因素。实验结果表明,相关系数随天线间距、角度扩展、扩展因子的增大而非单调性减小,为MIMO技术的应用提供了有效理论依据。     

基于信道分析的动态可重构MIMO检测器

在多输入多输出(MIMO)系统中分析信道增益对信号检测性能的影响,提出一种基于信道分析的智能MIMO信号检测算法,根据各对天线间的信道增益动态调整子节点扩展数,在检测性能接近最大似然算法性能的前提下,该算法比传统K-best算法减少54%的子节点扩展数。基于该算法设计并实现的动态可重构的超大规模集成电路MIMO检测器支持4×4天线阵列、QPSK/16-QAM调制信号,数据吞吐率达到800 Mb/s。     

使用具有重叠方向图的天线估计来波角度

基于接收信号强度(Rss)的室内定位设计容易受到多径干扰的影响。为了解决这个问题,将具有重叠方向图效果的波束切换天线和Rss相结合,提出一种来波角度(AoA)估计方法。AoA是通过不同波束Rss的差分运算进行估计。因为多径信号的AoA呈现一种对称分布的特性,从AoA估计误差的均值角度,证明Rss差分运算具有抑制多径干扰的能力。同时对于波束切换天线的结构参数与整体AoA估计精度和稳定性之间的关系开展研究。最后通过实验和仿真验证理论分析的结果,可以在多径丰富环境中获得较高的AoA估计精度和稳定性。     

MIMO/SA多天线空时信道建模

运用相关矩阵法,通过计算2根天线之间的相关系数、多输入多输出(MIMO)的相关矩阵,得到MIMO信道系数矩阵,在其中加入智能天线(SA)的导向向量和赋形向量,得到MIMO/SA矩阵,由此实现对MIMO/SA多天线空时信道的建模。利用Matlab搭建一个仿真平台,从空间、时间、频率3个方面分析MIMO/SA多天线信道模型,结果表明,该模型具有较好的信道方向性增益,信道的空时频特性符合3GPP 25.996的要求,可用于MIMO/SA多天线的设计、优化和信道容量分析。     

MIMO系统中的最优中继选择方案

研究多输入多输出中继系统中基于放大转发协议的最优中继选择方案,推导出中断概率和平均信道容量的闭式表达式,并对不同中继节点数时的中断概率和平均信道容量进行仿真。结果表明,该方案可以有效降低系统中断概率,且随着中继节点数的增多,系统平均信道容量优于直接传输方案。     

MIMO格密码的设计与实现

对大规模MIMO物理层安全通信进行了研究,提出了一种基于OAEP+算法的MIMO格密码实现方案。在适当的限制条件下,可将窃听者对大规模MIMO的解码复杂性问题归约为解标准格问题。由于在方案设计中利用格密码和OAEP+密码的特性,使得所提方案具有抗量子计算攻击和选择性密文攻击的能力,并且合法通信双方不需要预共享密钥,有效地简化密钥管理。在Matlab中对所提方案进行了仿真实现,仿真结果证明了该方案的可行性。另外,仿真计算结果显示在格基归约算法下MIMO信道可计算保密容量跟发射天线数目之间呈较强的线性关系。     

三维空间椭圆信道模型及其均匀矩形阵列研究

为研究无线多输入多输出(MIMO)系统信道特性,在考虑无线信道模型的信号传播复杂性与空间性的基础上,提出一种适用于户外环境的三维空间椭圆信道模型,并在其收发端设置均匀矩形阵列(URA)。利用该模型分析MIMO天线系统性能,推导出到达角、到达时间的概率密度函数表达式,并研究影响URA空间相关性与信道容量的因素。理论分析与实验结果表明,在基于URA的三维空间椭圆信道模型中,方位扩展角(AS)是影响URA空间相关性的主要因素,而收发端天线间距也会对URA信道容量产生一定影响,该结论对于无线信道模型的应用范围扩展及天线阵列灵敏度分析具有重要的参考和借鉴价值。     

FastlCA在MIMO信道估计中的应用研究

研究了MIMO无线通信系统的信道估计问题。通过对信道估计和盲分离问题的一致性分析,提出将盲分离的典型算法FastIcA应用于MIM0信道估计问题中,并将信号表征形式从实数域拓展到复数域。针对盲分离次序的不确定性以至造成的估计信道参数不对应的问题,提出了相关系数重新定位法对所得的解混矩阵进行修正,最终用矩阵求逆的方法求得信道估计问题的对应解。仿真实验结果证明了方法的有效性。     

改进的混合多输入多输出系统收发方案

为在频谱利用率和可靠性之间取得折中,提出一种高效低复杂度的发射接收方案,将空间复用和空间分集相结合,形成一个STBC-VBLAST混合编码的多输入多输出系统。利用线性疏散码的结构特点,在发射端以等效的垂直分层空时码子层发送信号,接收端使用基于排序的QR分解的连续干扰抵消的算法进行译码,同样可以获得较好的复用和分集增益。仿真结果表明,该方案的误码率性能优于其他检测方案,可降低计算复杂度。     

OFDM超分辨率联合TOA/AOA定位

对无线信号到达时间（TOA）和到达角度（AOA）的精确估计是室内无线定位的关键。正交频分复用（OFDM）是适合多径衰落环境的一种高速传输技术。提出一种联合TOA和DOA的二维定位方法用于OFDM信号定位。算法首先通过信道估计得到信道的频率响应（CFR）,对CFR采用超分辨率算法估计信道时延。首径（first arrival path,FAP）的时延估计就是接收信号的TOA估计。将天线阵列接收信号通过DFT变换到频域,利用同样的算法估计信号各径的AOA/DOA。最后联合TOA和AOA在二维平面上确定目标位置。由于信号是多径、多载波信号,对各载波的DOA/AOA估计在载波间进行处理,再结合各径脉冲响应的幅值,选出属于首径的DOA/AOA估计。在多径环境下仿真表明算法有效且定位精度能够满足实际需要,尤其适合环境中只有一个基站或接入点的情况。     

基于自适应卡尔曼滤波的盲多用户检测算法

对强多址干扰情况下码分多址系统的盲多用户检测算法进行研究,针对多径信道的码分多址系统,提出一种基于自适应卡尔曼滤波的盲多用户检测算法。该算法可在进行状态滤波的同时对未知噪声的统计特性进行在线估计,确保算法收敛于期望用户,提高检测器在动态环境下的跟踪性能。仿真结果表明,与最小均方算法及递推最小二乘算法相比,该算法具有更好的收敛性和动态性能。