基于三维空间信道的同心圆天线阵列模型研究

提出了三维(Three Dimension,3D)信道模型下的新型的同心圆天线阵列模型,数值推导该模型的空间相关性与扩展方位角(Azimuth Spread,AS)和俯仰角(Elevation Spread,ES),平均中心到达方位角(Mean Azimuth of Arrival,MAOA)和俯仰角(Mean Elevation of Arrival,MEOA)的函数关系式,通过MATLAB数值仿真,比较不同阵元位置以及不同的空间到达角度对于线性(Uniform Liner Array,ULA)阵列,圆形(Uniform Circular Array,UCA)阵列以及提出的新型同心圆天线阵列结构的空间相关性分布情况,从而验证提出的天线阵列结构具有优越的高容量的性能,进而推动无线通信领域的研究与发展。     

基于指纹匹配的无蜂窝大规模MIMO三维定位方法

本文研究了无蜂窝大规模多输入多输出（Multiple input multiple output, MIMO）系统中基于指纹匹配的无线定位方法。假设服务区域内布设大量接入点（Access point, AP）,每个AP配置水平均匀线性阵列天线（Uniform linear array, ULA）或垂直ULA。利用相互正交的线性阵列天线（Orthogonal uniform linear array, O-ULA）对不同地理位置用户的方位角和俯仰角进行辨识,提取无线信道的角度功率谱矩阵构建方位角和俯仰角指纹库。借助谱聚类算法对指纹数据库进行预处理,然后通过两阶段指纹匹配策略计算指纹相似度并排序,在指纹库中搜索与用户指纹相似度最高的参考点,并利用加权K近邻算法（Weighted K-nearest neighbor, WKNN）估计用户位置。仿真结果表明,所提方案和单天线方案、ULA方案、均匀矩形阵列（Uniform rectangular array, URA）方案相比能够获得更高的三维定位精度。      

基于透镜天线阵的毫米波系统波束选择研究

透镜天线阵列下毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统通过波束选择可以大大减少所需的射频链数目,解决系统硬件成本和能耗过高的问题,然而,波束选择需要基站端获取准确的信道状态信息.对此,文章首先利用波束空间的结构特性,采用基于支持检测(SD)的信道估计方案,以较低的导频开销和计算复杂度对大尺寸信道进行更加可靠的估计;其次...     

3DMIMO下的不均匀码本分配方案

3D MIMO同时考虑水平维和垂直维波束,虽然更加匹配UPA(Uniform Planar Array)天线阵列场景,但是目前采用的KPC(Kronecker Product Codebook)码本为对空间进行均等划分,系统性能受限于用户分布密度。文章提出一种根据用户分布密度的3D MIMO码本方案,以及设计了一种根据用户密集程度的不均匀码字分配方案。仿真表明,相比KPC码本,提出的码本方案降低了误码率,提升了系统性能。     

基于二维嵌套阵的3D MIMO系统信道估计算法

信道估计通过对基站接收信号和用户端发送的已知导频序列进行处理获得。二维嵌套阵列可以节约系统的成本并且得到大规模MIMO（multiple-input multiple-output）天线阵列的性能，然而由于二维嵌套阵列的结构不规整，直接对基站接收信号进行处理具有一定的难度。本文提出一种基于2D-DFT（two-dimensional Discrete Fourier Transform）的信道重构算法，首先对接收信号做自相关处理转化为连续差分阵列的接收信号，然后通过2D-DFT估计出用户的每一条路径的初始DOA（the direction of arrival），然后利用角度旋转技术增强DOA估计实现超分辨率估计，再根据精确的DOA估计通过传统的LS（least squares）估计方法估计出信道增益；最后重构出用户的信道。数值仿真验证了算法的有效性。      

基于电磁矢量传感器的MIMO天线阵列系统研究

将电磁矢量传感器(EVS,electromagnetic vetor sensor)信号处理法与传统MIMO信号处理有机地结合,建立了基于EVS的多天线三维信道模型。采用多重信号分类(MUSIC,multiple signal classification)算法对MIMO的达波信号方向(DOA,direction of arrival)进行空间谱估计,导出基于EVS的三维空间信道解析式,阐明了EVS信号处理与MIMO多径信道相关性的关系。与传统标量传感器阵列(SSA,scalar sensor array)MIMO天线阵列比较,EVS阵列能获取达波信号的多维极化信息,同时具有空间域和极化信号处理能力。因此可缓解空间多径信道相关性,使空间极化分量的相关性趋于零值,而且使MIMO系统性能受空间结构的影响较小。理论分析和仿真结果表明在提高MIMO天线系统性能上,基于EVS阵列的系统比SSA系统具有更高的优越性。     

协作空分复用CSM系统中的信道估计算法研究

文章就当前MIMO应用过程中终端多天线受限制问题,阐述了单天线终端协作与基站组成虚拟MIMO多天线阵列——基于OFDMA的CSM协作空分复用系统结构。同时,提出对OFDMA系统中时频二维的资源进行分“块”独立进行信道估计,简化了OFDMA系统信道估计模型的复杂度。然后从应用的角度对比分析了基于OFDMA的CSM系统的信道估计算法LS和MMSE两种算法性能与优缺点。通过在PB3信道模型中仿真,得出适用于慢变信道的平滑滤波后的LS信道估计算法。     

一种面向透镜阵列毫米波多用户MIMO的CNN天线选择算法

毫米波通信中大规模多输入多输出(MIMO)系统的实现需要使用大量射频链,导致了系统硬件成本和能耗过高的问题。为了解决这一问题,考虑利用透镜天线阵列基于方向的能量聚焦特性并结合天线选择技术能够在性能损失不明显的同时有效地减少射频链的使用数量。针对具有透镜天线阵列的多用户MIMO系统,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的天线选择算法,将信道状态信息和以信道容量为指标而制作的标签作为网络的输入,对神经网络进行训练,用训练好的网络模型为新的信道状态信息选择出最优的天线组合。仿真结果表明,所提方案获得的和速率性能接近全数字方案,并且所提天线选择算法的分类准确率可以达到98%左右,优于其他基于机器学习的天线选择算法。     

基于偶数阶累积量的非圆信号测向方法

提出了基于2q阶累积量的非圆信号测向MUSIC(Multiple Signal Classification)算法(称为NC-2q-MUSIC),作为2q-MUSIC算法利用非圆信息的一种扩展,在可测向信号数、分辨力和测角精度等方面的性能均优于2q-MUSIC算法.并且,q越大,NC-2q-MUSIC算法的可测向信号数越大,分辨力越高,对模型误差也越不敏感.针对均布线阵(ULA:Uniform Linear Array)提出的NC-2q-MUSIC/ULA算法减小了计算量.仿真实验验证了NC-2q-MUSIC算法的优良性能.     

毫米波MIMO系统中稀疏度自适应的压缩感知信道估计

利用毫米波MIMO系统的稀疏特性,信道估计可以转化为稀疏信号重构的问题。解决毫米波MIMO稀疏信道估计问题时,传统的OMP方法需要信号的稀疏度作为先验信息,实际系统难以满足此需要。文中引入StOMP算法,根据信号已知的稀疏先验信息确定阈值,并结合动态的阈值调整,提出一种新的StOMP-D算法,实现了稀疏度自适应的毫米波MIMO信道估计。仿真结果表明,所提的方法与传统的LS方法比较,信道估计性能显著提高,并且与稀疏度已知的OMP方法性能十分接近,在稀疏度未知时有明显的优势。     

分布式嵌套阵列及其DOA估计

提出了一种分布式嵌套阵列天线结构,由两个相互独立的四级嵌套子阵构成。两个子阵间存在一个基线长度,且满足一定条件。对该阵列天线接收到的信号进行高阶累积量和Khatri-Rao积运算可以得到三个完全相同的均匀直线阵列天线结构。针对新得到的阵列天线结构,使用基于空间平滑技术的双尺度酉旋转不变子空间( ESPRIT)波达方向( DOA)估计算法对信号进行DOA估计。该方法可以有效地提高阵列天线的自由度,进而达到提高估计精度的目地。仿真结果证明了基于所提出阵列天线结构的DOA估计方法的有效性。     

改进的SLFM宽带DOA估计方法

针对信源线拟合算法(SLFM)受限于均匀线性阵列(ULA)的缺点,提出了一种改进算法.该算法通过曲线-直线变换,将非均匀线性阵列(NLA)变换为均匀线性阵列.仿真结果表明,新算法在保持原算法估计精度的同时,突破了均匀线性阵列条件的限制.     

基于交替迭代的混合信号DoA与ULA互耦误差估计算法

针对互耦条件下均匀线阵(Uniform Linear Array, ULA),该文基于交替迭代提出一种适用于混合信号模型的波达方向(Direction of Arrival, DoA)与互耦误差估计算法.算法首先利用ULA互耦矩阵的带状Toeplitz结构,提出一种基于门限的非相干信源DoA估计方法,进而实现互耦误差初步估计;在此基础上,以交互迭代方式实现混合信号DoA估计及互耦误差更新.算法最多只需二次交互迭代,就可实现收敛.计算机仿真结果表明:该算法在较少接收快拍数及低信噪比情况下,均具有良好的DoA及互耦误差估计性能.     

一种新的最小均方误差线性合并算法

针对未编码的多输入多输出系统,将基于训练序列的最小均方误差(MMSE)信道估计算法与最优线性无偏估计结构(BLUE)相结合对已估计的信道参数进行估计.仿真结果表明,使用线性合并的MMSE算法比传统的MMSE算法具有较小的参数估计误差,比使用线性合并的LS算法性能更好.     

基于毫米波通信的混合MIMO系统的信道估计

作为5G的一项关键技术,毫米波通信要求提出专有的信道估计和预编码算法,为此,针对毫米波MIMO系统的窄带平坦衰落信道研究下行信道估计方案.由于毫米波系统的稀疏特性,将稀疏多径信道的信道估计转化为稀疏信号的重建,基于压缩感知设计适用于毫米波通信系统的信道估计方案,深入研究了正交匹配追踪算法.仿真结果显示,它可以高概率地恢复信号,与传统的最小二乘法比较,能获得更好的信道估计性能.     

FMCW车载毫米波雷达空时码信号处理方案

空时分组码是无线通信系统中的一种抗信道衰落和提高系统容量的编码方法,能够同时获得分集增益和编码增益。由此将MIMO通信和MIMO脉冲雷达中应用较多的空时分组码引入FMCW车载毫米波雷达信号处理中,通过对发射信号和接收信号的编码解耦,形成更大天线孔径的虚拟阵列,提高了系统角度分辨率。相比于基于时间分集的虚拟阵列算法,基于空时分组码的虚拟阵列算法能够在单天线功率受限的场景下,获得多根天线同时工作带来的功率增益。同时,针对空时分组码中目标运动带来的相位误差问题,根据FMCW车载毫米波雷达低复杂度的系统需求,设计了一种适用于相干目标的运动相位校准算法。仿真结果表明,基于空时分组码的FMCW车载毫米波雷达信号处理算法相比于已有算法能够获得更好的系统性能。     

一种基于1bit压缩感知的毫米波信道估计算法

针对毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统在接收端使用高精度模/数转换器的成本和功耗高等问题,文章提出了一种采用1 bit量化器的信道估计算法。该算法首先根据量化后的接收信号计算条件期望估计量化前的接收信号,然后利用毫米波信道在角度域的稀疏性,使用正交匹配追踪算法,每次迭代选取与当前残差最大相关的原子进行最小二乘估计。为了提升算法的有效性,文章同时提出了每次迭代选取多个原子的解决方案。仿真结果表明,文章所提算法的平均归一化均方误差是期望最大(EM)算法的1/10,且每次迭代运行时间为EM算法的1/20,其在有效性和可靠性等方面均有较大提升,在毫米波大规模MIMO系统信道估计应用中有一定的实用价值。     

MC-CDMA系统中基于DFT的信道估计改进算法研究

LS信道估计算法运算量小,实现简单,但估计值对噪声影响敏感,算法精度低。为降低噪声对精度的影响,文章提出一种新的基于DFT的LS信道估计改进算法。该算法利用并行PN序列信号特性,通过时延点信息获取算法得到多径信道的时延点信息,并在改进的信道估计算法中利用此信息,最大程度地抑制噪声。仿真结果表明,与现有的基于DFT的LS改进算法相比,本算法可进一步提高估计精度,在低信噪比条件下性能更好。     

基于遗传算法的MIMO阵列位置误差自校正方法

天线阵元的位置误差会影响天线阵元所接收到信号的相位。基于特征值分解的高分辨率波达方向(DOA)估计算法对信号的相位误差非常敏感。针对多输入多输出(MIMO)阵列,本文基于遗传算法,利用自校正思想,构造一个对不同方向空间谱值进行加权求和的自适应权函数,结合MUSIC方法,构建个体适应度函数,实现了MIMO阵列阵元位置误差与DOA的联合在线估计。仿真结果表明该方法进行DOA估计的同时,还可以完成阵列位置误差的在线估计与校正,提高了系统参数估计的鲁棒性。     

面向毫米波透镜阵列的FNN天线选择算法

为了减少毫米波大规模多输入多输出( Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统在数据传输过程中所使用的射频链数目,解决高硬件成本和高功耗的问题,可以将透镜天线阵列作为一个实际有效的解决方案部署在毫米波MIMO系统的基站端.利用透镜天线阵列具有基于方向的能量聚焦特性,对透镜阵列进行天线选...