基于奇异值分解的TD-HSPA+系统赋形算法研究

文章提出了一种适用于多径信道的基于奇异值分解(SVD)的波束赋形算法,并结合64正交幅度调制(QAM)高阶调制算法,对时分双工增强高速分组接入(TD-HS-PA+)系统性能进行仿真研究。文章重点分析了市区宏小区和市区微小区场景下SVD算法和特征向量法(EBB)的性能差异以及引入64QAM后的系统性能增益。系统级仿真结果表明,基于SVD的波束赋形算法相比传统EBB算法能够明显提升扇区平均吞吐量,引入64QAM后吞吐量能够得到进一步提升。     

CDMA系统下行波束赋形算法

未来的移动通信业务需求将导致下行容量远大于上行容量。在基站端采用智能天线下行波束赋形技术可以解决这一问题。本文系统分析了CDMA系统下行波束赋形的两个主要技术难点,即下行信道协方差矩阵的估计和下行波束赋形算法．并简要介绍了几种下行波束赋形算法。     

天线校准误差建模及对开环波束赋形技术的影响

时分双工系统中上下行无线信道具有互易性,使得基站可以利用获得的上行信道信息实施开环波束赋形技术.但是基站天线口与基带处理模块之间的射频通道并不对称,在进行校准后由于硬件精度所限会有天线校准误差.为此,根据实测数据对天线校准误差进行建模,通过仿真得出,射频通道校准幅度误差标准差在1 dB、角度误差在20°以内时,开环波束赋形技术在误码率为10-5时性能损失小于1 dB.并由此给出了对天线校准误差的要求.     

改进的下行MIMO随机波束赋形算法

现有多输入多输出(MIMO)技术中,用户通常选择采用随机波束赋形(RBF)方法,而在用户数较少时,RBF会因为用户信道与发送信道不能准确匹配而使系统吞吐量下降.本文提出了一种改进的随机波束赋形用户选择策略.首先,中心基站发送信道检测信号,然后在用户端进行信道检测与匹配,按照本文提出的矫正算法反馈信道信息,最后基站根据信道反馈信息向用户发送数据.用户选择的判断标准不再是用户信道和随机发射波束的匹配,而改为用户信道校正后的等效信道与随机发射波束的匹配,这样减少了通信中天线间信号干扰,系统性能得到改善.仿真结果表明:与现有的MIMO用户选择策略相比,本文提出的方法在不明显增加运算复杂度的前提下,提高了发送波束与传输信道的匹配,系统吞吐量得到了提高.     

窄带波束信道MIMO系统的容量分析

最近的研究表明,多输入多输出(MIMO)技术在不增加功率和带宽消耗的情况下具有大幅提高无线通信速率的潜力.在传统的MIMO系统(称为天线信道MIMO系统)中,多个接收天线的输出被直接选作多输出信号.提出了波束信道MIMO系统的结构.在波束信道MIMO系统中,多个波束的输出被选作多输出信号.基于阵列方向响应矢量,提出了窄带MIMO信道冲激响应矩阵的仿真算法.基于提出的信道冲激响应矩阵算法,给出了天线信道MIMO系统和波束信道MIMO系统容量极限的分析算法.理论分析和仿真结果都表明:波束信道能够提高信噪比(SNR),降低信道间的互相关性,因此波束信道MIMO系统比天线信道MIMO系统具有更大的容量极限.     

智能天线教学实验系统的实现

智能天线是移动通信系统中广泛采用的一种新技术.本文主要介绍在移动通信实验箱中增加智能天线实验功能时对智能天线阵列类型、下行波束赋形、上行波束成形和天线校准等关键算法的选择以及智能天线教学实验系统的整体实现方案.由于实验系统可对信道环境等实验条件做适当简化,因而可以通过合理设计,在不影响实验效果的前提下,降低实验系统的复杂度和成本.     

时分双工系统波束赋形块长优化

提出了一种优化时分双工系统波束赋形块长的方案.在该系统中,由于上下行链路的信道互易性,基站可以通过上行导频估计出当前时刻的信道状态信息,从而计算出下一时刻的发射波束赋形向量或矩阵.当给定归一化导频开销时,不同的波束赋形块长对应不同的上行信道估计误差和上下行传输时延,进而导致不同的系统性能.以块平均后验信噪比为目标函数,...     

TD-SCDMA下行波束成形技术研究

讨论了TD-SCDMA系统的下行信号模型,并根据TD-SCDMA系统上行信道估计可以直接用于下行波束赋形的特点,研究了特征值分解方法下的下行波束成形算法的性能并仿真比较了其与基于最大径准则等下行波束形成算法在不同环境下的性能。     

LTE-A中自适应多流波束赋形算法研究

多流波束赋形技术是LTE-Advanced中采用的多天线增强技术。采用单用户多流波束赋形技术,可以使得单个用户在某一时刻可以进行多个数据流传输,在提升系统性能上表现出极大优势。提出一种LTE-Advanced中下行单用户自适应多流波束赋形算法,基站端基于接收模型对下行链路容量进行预估计,在一定信噪比要求的条件下,以信道容量最大化准则选择波束赋形流数。仿真结果表明,自适应算法增加了波束赋形系统的灵活性,能够有效提高LTE-Advanced系统中下行链路性能。     

TD-LTE系统中智能天线技术的优化

在3G系统中,智能天线已得到了成熟而广泛的应用,但在TD-LTE系统中,它还存在一定的不足,不能满足4G网络的需求。为了尽可能提升TD-LTE系统的性能,文章从智能天线的信号模型、MIMO技术、波束赋形技术及算法等方面介绍了智能天线技术的优化方案,并对比了3G与4G系统中不同算法的优劣性,最后得出EBB算法在TD-LTE系统中有较好的特性,能够最大限度地提升TD-LTE系统的性能,从而满足用户的需求。     

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。     

基于MUSIC和LMS算法的智能天线设计

基于来渡方向估计和自适应波束成形的智能天线系统,用多重信号分类(MUSIC)算法实现来波方向估计,辨识天线阵列上接收信号的各个方向,使用最小均方误差(LUS)的自适应算法控制天线的主辩方向,实现对期望信号的跟踪,同时实现对干扰信号的零陷处理.文中使用Matlab编程进行计算机仿真,通过仿真结果,MUSIC算法可以识别天线接收端的信号的入射方向,LMS算法可以实现对干扰信号的抑制.     

An iterative beamforming and decoding procedure for wireless networks with uncoordinated channel access

We propose an iterative receiver algorithm to cope with nonstationary cochannel interference, as e.g. arising in wireless ad hoc networks with uncoordinated channel access. The receiver incorporates an adaptive beamforming by a sample matrix inversion (SMI) technique on the information-bearing signals from an array antenna, and an a posteriori probability (APP) computation. The APPs are utilized to successively reconstruct and eliminate the reliably decoded signal parts from the samples. This allows to perform the SMI on a small number of snapshots, for the sake of adaptability, while evading a dramatic performance degradation due to the presence of the signal of interest.     

Experimental studies of direction of arrivals using a smart antenna testbed in wireless communication systems

This paper presents some preliminary results from experimental studies on space‐division‐multiple‐access (SDMA) for wireless communications. A smart antenna system utilizing direction‐of‐arrival (DOA)‐based beamforming techniques can enhance signal quality by reducing co‐channel interference from mobiles located at angles spatially distinct from the base station. Adopting both smart uplink and downlink beamforming, a communication system with an antenna array can increase the cell coverage of a base station and significantly boost capacity compared with conventional antenna systems. However, successful implementation of DOA‐based beamforming techniques depends on the DOA characteristics. This paper presented the feasibility of direction finding and DOA variation with respect to frequency. Furthermore, the angle spread was studied for selected environments. The results demonstrate the feasibility of applying proposed smart antenna system utilizing DOA‐based beamforming algorithm for increasing channel capacity and improving system performance in frequency‐division‐duplex (FDD) wireless communication systems. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

Beamforming, diversity, and interference rejection for multiuser communication over fading channels with a receive antenna array

We consider M-ary communication with K users over a space diversity channel, consisting of a single transmit antenna for each user and multiple receive antennas. We examine two different flat fading models, namely, phase coherent wavefront fading and noncoherent element-to-element fading. In the case of wavefront fading, the fade is constant across the face of the receive antenna and we can associate an angle of arrival to the signal. We present a variation of the MUSIC algorithm for estimating this parameter and use it to form a spatial beam. In the case of noncoherent element-to-element fading, the fading path to each sensor is different (although possibly correlated) and no angle of arrival can be exploited for conventional beamforming. For each channel model, we develop several detection strategies which assume various amounts of prior information about the fading. We then consider blind extensions of these detectors based on subspace tracking, which do not require a prior model for the interfering users' signals.     

基于大规模天线系统的多通道校准算法研究

文章首先详细地给出大规模天线系统技术优势,并详细给出宽带信号多通道校准基本原理和步骤;然后提出一种新的应用于大规模天线系统的多通道算法,算法实现性能能够将多路待校准通道准确按照参考通道进行校准拟合,并满足系统对多通道幅相一致性的指标要求。实测数据分析表明:多通道校准校准结果可以满足时延、幅度和相位指标要求,保证大规模天线系统的波束赋形和空分复用性能最优。     

采用辅助转动装置的MIMO 系统双目标DPD 实验研究

文中介绍了一种双目标数字预失真(DPD)方案,并进行了实验研究。不增加系统复杂度的情况下, 可以有效地扩展MIMO 系统的线性化波束宽度。在发射机附近增设一个发射低功率信号的线性辅助转动装置,该 架构实现了MIMO 系统主波束线性化。实验平台由发射机系统和一个辅助转动装置组成,发射机天线阵列为1×4。 输入信号采用两个20 MHz 带宽峰均比分别为5. 7 dB 和5. 6 dB 的正交频分复用(OFDM)信号。实验研究结果表明, 采用了辅助转动装置的双目标DPD 方法后,邻信道功率比(ACPR)达到-50 dBc 以下的主波束线性化宽度可以扩展 到22°,同时信号归一化均方误差(NMSE)平均数值为-40 dB。该方案有效地拓宽了MIMO 系统线性化波束宽度。     

A Novel Receiver Architecture for DBF Antenna Array

The developments of the high speed analog to digital converters （ADC） and advanced digital signal processors （DSP） make the smart antenna with digital beamforming （DBF） a reality. In conventional M-elements array antenna system, each element has its own receiving channel and ADCs. In this paper, a novel smart antenna receiver with digital beamforming is proposed. The essential idea is to realize the digital beamforming receiver based on bandpass sampling of multiple distinct intermediate frequency （IF） signals. The proposed system reduces receiver hardware from M IF channels and 2M ADCs to one IF channel and one ADC using a heterodyne radio frequency （RF） circuitry and a multiple bandpass sampling digital receiver. In this scheme, the sampling rate of the ADC is much higher than the summation of the M times of the signal bandwidth. The local oscillator produces different local frequency for each RF channel The receiver architecture is presented in detail, and the simulation of bandpass sampling of multiple signals and digital down conversion to baseband is given. The principle analysis and simulation results indicate the effectiveness of the new proposed receiver.     

5G移动通信特殊成形基站天线设计

针对5G大范围覆盖的应用场景进行了设计探讨,提出通过对基站天线垂直面进行余割平方成形、以保证大范围覆盖应用场景下信号的均匀性的方法。首先通过算法推导,证明余割平方成形的功率辐射波束可满足5G信号均匀覆盖的要求;其次,采用约束最优化方法,把天线的方向性系数作为目标函数,把指定区域的波束电平作为约束函数,求解基站天线辐射单元的权值,得到满足余割平方成形的辐射方向图。在MATLAB环境下开发了实现此算法的程序。本文的创新之处在于用实际的单元方向图和约束最优化方法,在保证天线增益最优的前提下,综合出需要线阵列天线方向图。引入仰角单元与其他正常单元一起综合方向图,解决顶盲问题,是这个方法的一个应用实例。最后,仿真验证该方法,并设置场景对应用余割平方成形的天线与常规天线的信号覆盖进行比较,证明该方法对信号均匀性有极大的改善。     

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。