基于黎曼拟牛顿的毫米波MIMO混合预编码算法

针对毫米波MIMO系统混合预编码算法的非凸单位模约束、矩阵耦合问题，文章提出了一种基于黎曼拟牛顿的交替最小化混合预编码（RLBFGS-AltMin）算法。该算法首先引入交替最小化框架（AltMin），有效解决了混合预编码矩阵联合优化困难的问题；其次，利用黎曼流形将模拟预编码部分中的非凸单位模约束转化为搜索空间无约束优化求解；最后，通过改进的梯度计算方式和黎曼梯度下降理论求解出最优数字预编码和模拟预编码矩阵。仿真实验结果表明，所提算法可以获得更接近全数字预编码的频谱效率。     

毫米波MIMO系统中部分连接型混合预编码设计

为了提高毫米波通信系统中混合预编码频谱效率,考虑交替使用最小化架构来提高波束形成增益。然而,这种架构因为射频域调相网络通常使用移相器构成,导致非凸约束,并且已知解决方案具有更高的计算复杂度。在使用交替最小化架构之前,证明了信道矩阵的有序右奇异向量的相位角可以用来初始化模拟预编码器,从而避免了采用搜索近似最佳模拟预编码矩阵的复杂优化过程。另外,不需要发射机处的天线阵列响应矢量。仿真结果表明,提出的算法性能优于传统部分连接型算法且复杂度更低,尤其在高信噪比情况下,更加明显。     

基于混合精度量化的空时编码大规模MIMO系统性能

本文提出空时编码与混合量化结合的方法在有效降低系统功耗的同时增加传输分集增益,并对基于混合ADC结构的空时编码大规模多输入多输出（Multiple input multiple output,MIMO）系统性能进行了研究。采用加性量化噪声模型对系统性能进行分析,得到系统频谱效率,利用随机矩阵理论得到频谱效率的近似表达式,并通过仿真验证表达式的准确性,基于表达式分析系统中各个参数对系统性能的影响。仿真结果表明,在接收端使用混合精度量化的结构可以有效地降低大规模MIMO系统的功率损耗以及实际部署的成本,而且采用空时编码后,系统的发射分集增益增加了一倍。     

毫米波大规模MIMO系统中基于PAST算法的低复杂度混合预编码

在毫米波大规模MIMO系统中,一般采用混合模拟和数字预编码替代全数字预编码来减少射频链和能量消耗.然而,在计算最优无约束混合预编码时,奇异值分解(SVD)具有较高的复杂度.因此,提出了一种基于投影近似子空间跟踪(PAST)的低复杂度混合预编码算法.该算法在计算每个子速率的最优无约束混合预编码时,利用PAST算法估计需要的右奇异矩阵部分主要列向量,从而避免了高复杂度的SVD过程.仿真结果表明,不论是在全连接、混合连接还是在子连接系统结构中,该算法在频谱效率上都接近基于SVD的混合预编码,并且随着发送天线数的增加,提出的算法的复杂度和耗时远低于基于SVD的混合预编码.同时该算法的系统误码率较小,具有较好的可靠性.     

毫米波大规模MIMO系统中基于PAST算法的低复杂度混合预编码

在毫米波大规模MIMO系统中,一般采用混合模拟和数字预编码替代全数字预编码来减少射频链和能量消耗.然而,在计算最优无约束混合预编码时,奇异值分解(SVD)具有较高的复杂度.因此,提出了一种基于投影近似子空间跟踪(PAST)的低复杂度混合预编码算法.该算法在计算每个子速率的最优无约束混合预编码时,利用PAST算法估计需要的右奇异矩阵部分主要列向量,从而避免了高复杂度的SVD过程.仿真结果表明,不论是在全连接、混合连接还是在子连接系统结构中,该算法在频谱效率上都接近基于SVD的混合预编码,并且随着发送天线数的增加,提出的算法的复杂度和耗时远低于基于SVD的混合预编码.同时该算法的系统误码率较小,具有较好的可靠性.     

多中继通信系统中量化误差补偿的MMSE中继预编码方案

为了补偿量化误差造成的系统性能的降级,文中提出将Grassmannian码本量化误差的统计特性引入多中继系统有限反馈中继预编码的设计,首先在QoS要求下的完全反馈中继预编码与接收均衡MMSE两步优化算法的基础上,给出了有限反馈下量化误差补偿的中继预编码与接收均衡MMSE两步优化方案,进而文中在中继和功率约束下,提出了一种有限反馈下量化误差补偿的中继预编码与接收均衡MMSE联合优化方案,并给出了中继预编码矩阵设计的闭合表达式.计算机仿真表明,文中提出的中继和功率约束下量化误差补偿的MMSE联合优化方案的系统性能优于QoS要求下量化误差补偿的MMSE两步优化方案,而且相比没有采用量化误差补偿的MMSE联合优化方案可以获得更低的误码率性能.     

一种新的基于子连接结构的混合预编码算法

毫米波通信是5G网络的关键技术,因为它可以提供较高数量级的频谱,但它具有更大的路损,采用大规模天线阵列和定向波束成形技术可以有效解决这一问题.随着天线数量的增加,传统数字预编码器的硬件和能量成本非常高,需采用混合预编码来克服这一困难,但全连接结构中该算法的功耗较高,因此提出了一种新的基于子连接结构的混合预编码算法.该算...     

多用户 MIMO 多载波系统空时预编码技术的研究磁

多天线空时预编码技术利用信道状态信息能够有效地改善无线通信系统性能与吞吐量,成为未来无线移动通信领域研究的热点。根据发射端利用信道状态信息情况,预编码技术可分为完全信道预编码技术和部分信道预编码技术。文章主要研究了多用户 MIMO 多载波无线通信系统中空时预编码技术,研究了多用户 MIMO 多载波系统中空时预编码技术,文中还重点对基于码本的多用户 MIMO 预编码进行了研究。     

基于V码的高可靠性磁盘阵列容错模型

在磁盘阵列模型中，关键是如何实现容许多个磁盘阵列故障使得系统性能达到最优。该文提出了一类新的纠双错编码――V码，使用该编码的磁盘阵列数据布局，阵列的盘数可以为偶数，校验信息均匀分散在阵列每个盘中，容许任意2个磁盘故障。与其它纠双码的磁盘阵列布局进行比较，当阵列盘数为偶数时，V码阵列布局具有最优性能，编译码复杂度、冗余率达到最低以及小写性能最优，利于解决磁盘阵列I/O问题。     

几种空时码容量对比

贝尔实验室提出的分层空时（layered space-time code,LSTC）主要基于空分复用思想,它的主要目的是提高系统频谱效率;而其它空时码（space-time code,STC）,如空时分组码（space-time block code,STBC）、空时格码（space-time trellis code,STTC）等主要基于发射分集。它们主要利用空间分集带来的增益,包括分集增益和编码增益来对抗无线信道的各种衰落。本文从信道容量角度评估各种空时编码的性能,同时将其和相同收发天线数下多输入输出（Multiple input multiple output,MIMO）系统的信道容量进行对比。     

无人机协助的多用户MIMO毫米波网络混合预编码方案

针对无人机（UAV）协助的毫米波网络下行链路多用户通信场景,设计一种混合预编码方案。在发射端和接收端分别使用混合预编码器和模拟合并器,并将多元联合优化问题分解为子问题进行求解。构建UAV与地面用户的三维位置模型,利用带外位置信息对波束导向向量进行优化,进而通过码本生成模拟预编码器和模拟合并器。以最小化接收数据和发送数据之间的误差为目标,利用卡尔曼滤波算法设计基带预编码器,从而减少用户之间的干扰。仿真结果表明,该方案相比模拟波束成形方案、数字预编码方案和迫零混合预编码方案可有效提升系统频谱效率和能量效率。     

十字形二维稀疏混合MIMO相控阵雷达收发阵列设计

针对二维混合多输入多输出(MIMO)相控阵雷达发射子阵分割带来的自由度损失进而影响雷达系统参数估计性能的问题,提出一种基于十字阵的二维稀疏混合MIMO相控阵雷达收发阵列设计方法.首先,结合稀疏阵列-共轭嵌套阵对混合MIMO相控阵雷达的收发端进行稀疏设计;其次,对混合MIMO相控阵雷达产生的合阵进行做差处理,得到阵元位置差的差异阵列;最后,通过空间平滑处理进行波达方向估计.仿真实验表明,相较于传统的二维混合MIMO相控阵雷达,所提出方法仅利用两个互相垂直的一维线阵便可形成阵列的二维平面扩展,同时,在不增加阵元个数的前提下可有效扩展雷达阵列虚拟阵元数目,提高阵列的自由度以及波达方向估计性能.     

一种基于斜投影的预编码技术研究

现有的MU-MIMO系统一般采用基于正交投影的方法来处理用户信道,即通过增大用户最小的信道增益来最大化最差一路性能,然而这种方法在组建并行信道时减少了信道增益。为了减少正交投影的方法带来的增益损失,进一步提高系统容量,在研究了现有的预编码方案以及斜投影的原理之后,结合块对角化预编码和几何均值分解,提出了一种新的基于抖投影的线性预编码算法,建立了基于料投影的预编码的系统模型,并在此系统模型上利用注水功率算法推导出了系统容量的闭式表达式。仿真结果表明,在低信噪比的情况下该方案可以获得比现有正交投影方案更高的系统总容量。     

空间相关信道下大规模MU-MISO系统频谱效率分析

针对大规模MU-MISO系统中频谱效率受信道和功率分配的影响,研究在空间相关信道下的频谱效率问题。首先通过发射信号的波程差确定导向矩阵得出用户发射相关矩阵,并结合大尺度阴影衰落和具有高斯分布的散射环境,建立空间相关信道;然后基于空间相关信道,通过预编码减少多用户之间的干扰,并仿真预编码对频谱效率的影响;最后在发射功率受限、各用户接收信号具有一定信干比场景下提出一种功率分配算法,使得系统的频谱效率总和最大化。仿真结果表明,在空间相关信道下RZF预编码的频谱效率优于MRT预编码频谱效率;与平均功率分配方式相比,提出的算法在频谱效率有了明显的提升,并具有较强的理论价值和实践意义。     

Parameter-uniform hybrid numerical scheme for time-dependent convection-dominated initial-boundary-value problems

In this paper, we propose a numerical scheme which is almost second-order spatial accurate for a one-dimensional singularly perturbed parabolic convection-diffusion problem exhibiting a regular boundary layer. The proposed numerical scheme consists of classical backward-Euler method for the time discretization and a hybrid finite difference scheme for the spatial discretization. We analyze the scheme on a piecewise-uniform Shishkin mesh for the spatial discretization to establish uniform convergence with respect to the perturbation parameter. Numerical results are presented to validate the theoretical results.     

一种正交混合空时网络编码的中继通信算法

针对无线通信网络中频谱利用效率较低以及网络吞吐量不足等问题,提出一种正交混合空时网络编码的中继通信算法(QHNR)。该算法通过系统模型分析了在传输周期中的MAC阶段和BC阶段中的中继通信方式以及节点发送数据的出错率,采用分级增益的方法来提高信道利用效率,提升系统性能,并通过中继概率来选择较好的中继节点。通过网络吞吐量和网络功率分配情况来分析QHNR算法的性能。实验仿真结果表明,QHNR算法在提高网络吞吐量,提升信道利用效率上,相比采用TWR通信方案和MWR通信方案具有更好的效果。     

基于改进粒子群算法的毫米波大规模MIMO混合预编码方案

针对毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统中基于传统粒子群优化（PSO）算法的混合预编码方案,在迭代后期收敛速度较慢以及容易陷入局部最优值的问题,提出了一种基于改进PSO算法的混合预编码方案。首先,随机初始化粒子的位置矢量和速度矢量,并以最大化系统和速率为目标求解初始群体最优位置矢量;其次,更新位置矢量和速度矢量,并随机地选择更新后的两个粒子的个体历史最优位置矢量进行加权求和作为新的个体历史最优位置矢量,从中挑选出若干个使系统和速率最大的粒子,将其个体历史最优位置矢量的加权平均值作为新的群体最优位置矢量,并与之前的群体最优位置矢量比较,经过多次迭代形成最终的群体最优位置矢量即为所求的最佳混合预编码矢量,并对其进行归一化;最后,根据归一化后的混合预编码矢量设计最终的模拟预编码矩阵和数字预编码矩阵。仿真结果表明,与基于传统PSO算法的混合预编码方案相比,所提改进方案在收敛速度与和速率上都得到优化;其收敛速度提高约100%,且性能可以达到全数字预编码方案的90%,因此,该改进方案能够有效提升系统性能且加快收敛。     

采用预编码的GSM网络最大互信息优化方法研究

为了提高广义空间调制(GSM)互信息的性能,提出了一种新的基于椭球算法的预编码方案。首先,为了对含有互信息的预编码器进行优化,推导出了有限字符输入下的GSM互信息解析表达式。在最大化GSM互信息的过程中,为了解决联合预编码设计的非凸耦合问题,将GMS系统转换成虚拟的多输入多输出(MIMO)系统。然后,在考虑所有子信道功率约束的条件下,使用了扩展的椭球算法。实验结果表明,提出的预编码方案大大提升了GSM互信息的性能。