MIMO系统中基于微时隙波束选择的机会波束形成性能仿真

文章研究了可以获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路多用户分集增益和复用增益的机会波束形成（OBF）技术,并将其扩展到接收端多天线的情况下,发射端采用基于微时隙的波束选择技术进一步提高系统容量。每个微时隙基站利用随机产生的酉矩阵将M个数据子流承载在M个随机波束上进行发送,根据每个用户的反馈信干噪比机会地决定接收用户。最后系统选择使其容量最大的正交酉矩阵发送数据,并用注水算法进行功率分配进一步提高系统吞吐量。文中提出方法的优点在于,在接收端多天线的情况下系统通过波束选择技术进一步提高系统吞吐量。     

多用户数字波束形成中的目标辨识方法

传统波束形成中,虽然可以通过波达方向(DOA)估计得到期望信号和干扰信号的空间信息,但并不能对二者进行区分。根据移动通信CDMA系统中多用户检测的原理,在用户发送端给不同期望用户分配不同的伪随机码作为标识码,接收端通过相关检测可以很好地区分不同期望信号和干扰信号。仿真结果表明了该方法能保持辨识系统低的虚警概率和漏警概率,准确辨识出特定期望用户的方向。     

一种精确控制旁瓣的自适应波束形成算法

提出了一种精确控制旁瓣和抑制干扰的自适应波束形成算法。它是通常的最小方差无畸变（MVDR）波束形成算法的改进形式，使阵列输出信号功率最小的同时，保持目标信号方向的无失真响应，并且严格保证旁瓣低于某一给定值，抑制干扰。在仿真过程中，充分应用了二阶锥规划（second—order cone programming）算法，并与MVDR波束形成算法进行比较，验证了方法的正确性，同时研究了该算法的稳健性。     

基于盲波束成形的异步CDMA信号伪码估计

在分析阵列天线接收的异步CDMA信号的基础上,利用信号子空间与用户特征序列的关系,提出一种新的基于盲波束成形的伪码序列盲估计算法,能在波达方向未知的情况下,估计各个用户的扩频序列。算法克服了子空间盲波束成形算法信源个数必须小于阵元个数且信源波达方向不能靠近的缺点。同时提出一种基于盲波束形成的多用户检测算法,在低信噪比条件下,性能相比于单天线多用户检测性能有很大提高。     

宽带电力线MIMO通信中基于能效的波束成形算法

宽带电力线MIMO通信中,由于存在多用户干扰和共信道干扰,需要应用波束成形算法消除,由于信道状态信息不能准确获得,需要对信道进行量化反馈,故反馈误差会导致系统性能下降;针对此问题,本文提出了一种考虑量化误差影响的波束成形算法,此算法在保证用户服务质量的前提下,以最大化系统能源利用效率为优化目标,仿真验证了此波束成形算法的有效性和鲁棒性.     

空间特征的累量域估计算法及其在智能上行多波束形成中的应用

在智能天线系统中,空间特征估计是实现空分多址的关键问题之一。本文提出了一种基于累量的多用户空间特征估计算法,并将该算法用于智能天线中智能上行的实现。该算法既不依赖于信号的的具体结构也不依赖于信道的模型假设,构造了累量域空间特征矩阵,通过对空间特征矩阵的特征分解得到各用户信号的空间特征估计。并以此为基础,设计了用于上行多波束成形的空间滤波器组,实现了上行多用户信号的分离。仿真实验表明,空间滤波器的响应可用于多用户相干源的波达方向估计。     

一种基于协方差矩阵重构和EMP的宽带波束形成算法

在宽带波束形成中,若干扰信号从主瓣方向进入,会引起主瓣畸变、旁瓣电平抬高,从而使波束性能严重恶化。为了解决波束形成中的这些问题,研究了一种基于协方差矩阵重构和特征投影预处理（EMP）的宽带波束形成算法。该算法首先通过EMP算法求取阻塞矩阵,对接收信号进行干扰相消预处理阻塞掉主瓣干扰;然后通过相干信号子空间（CSM）方法、协方差矩阵重构求取合理的协方差矩阵;最后进行波束形成。在主瓣干扰、旁瓣干扰同时存在的情况下,该算法能够自适应地阻塞主瓣干扰、抑制旁瓣干扰,解决了存在主瓣干扰情况下宽带波束形成的波形畸变问题。计算机仿真验证了该算法有效性。     

一种新的多用户波束赋形算法

为了抑制多用户多输入多输出(Multi-user multiple input multiple output,MU-MIMO)系统中的用户间干扰,提出一种新的算法。在本用户消除对其他用户的干扰的前提下选择波束赋形矢量,如果所有用户都采取这种措施,各个用户受到其他用户的干扰将降低至最低,从而提高整个系统的性能。仿真结果表明,随着用户数增加,采用本文中的算法较传统的信漏噪比(Signal-to-leakage-and-noise ratio,SLNR)算法可以降低系统误码率(Bit error rate,BER)。     

一种稳健的波束域自适应波束形成算法

在波束域算法中,针对波束域期望信号的指向误差落在波束主瓣边缘时波束性能严重恶化,采用波束域旋转矢量法的线性约束来改善波束域自适应算法的性能,同时为提高工程的实施性,减少算法的计算量,利用信号的特征值大于噪声的特征值这一理论,采用空间协方差矩阵逆的高阶次幂来逼近信号子空间,将求得的权矢量投影于改进的波束域的特征信号子空间,该算法在波束域中不但减少了计算量,而且使波束具有更好的信号比和稳健性。实验仿真验证了提出的改进波束域特征空间的稳健自适应算法的正确性和有效性,具有一定的工程实用价值。     

稳健的全阵波束形成方法

由于相干干扰和角度估计误差影响波束形成性能,对此提出一种稳健的波束形成方法。采用加权空间平滑算法去除相干性;对期望信号施加约束,保证一定角度估计误差范围内算法的稳健性;进行全阵波束形成变换,避免阵列孔径损失。仿真结果表明,在相干干扰环境中,该算法的方向图在期望信号方向有明显主瓣,有利于接收期望信号;在一定的角度估计误差范围内,该算法可保持比较高的且比较平坦的输出信干噪比;随着输入信噪比的增加,输出信干噪比几乎线性增大。     

认知网络中基于功率分配的收发联合迭代结构

在认知无线电网络中,为保证主用户的通信质量,解决认知网络和主网络之间的干扰问题,进一步提高认知网络性能,本文提出一种基于广义信泄噪比的功率分配方案。为了获取更高的和速度,在认知网络发射和接收端引入波束成形矩阵,在此基础上发展了一种联合交替迭代结构,该结构将发射波束成形、功率分配和接收波束成形串联成迭代环。仿真结果表明,该迭代环收 敛速度快,相比传统波束成形等功率分配方案的和速率和误码率均有明显提高。     

多速率CDMA系统下行波束成形的联合多变量优化

下行波束成形能用来限制由于高速率数据用户引起的干扰，也能改善系统性能。另一方面，功率控制、数据速度分配也是改善无线多媒体通信频谱利用率的两种基本技术。在文章里，阐述了DS—CDMA系统中给定系统吞吐量和软的目标SIR门限值条件下，下行波束成形权值和数据速率的优化问题。基于上面的内容，给出了一种改进的IVPW算法，可以将其应用于未来的无线通信系统，为所有用户提供稳定的最大吞吐量。     

干扰受限系统的认知用户功率控制算法

根据认知无线电系统中认知用户的不同通信需求,结合干扰温度模型和非合作博弈理论,以单小区CDMA为系统平台,提出基于SINR的对数效用函数的干扰受限认知无线电系统功率控制算法。仿真实验结果表明,与经典SINR平衡算法及Koskie-Gajic算法相比,该算法在满足认知用户目标SINR和主用户干扰温度限制的前提下,通过适当增大认知用户发射功率,能够满足认知用户高速数据通信的需要。     

协作认知无线网络中基于功率分配的安全波束成形

在协作认知网络中,针对次用户作为转发中继时主用户信息容易被窃听的问题,本文提出了一种基于功率分配的安全波束成形设计方法。首先,根据任意转发波束成形功率占比,以次用户的传输速率最大化为优化目标,构建安全波束成形设计联合优化问题。然后,将所述目标优化问题转换为凸优化问题;最后,通过一维搜索转发波束成形功率占比获得全局最优解,完成认知无线网络的安全波束成形设计。仿真分析表明,本文所提方法在保证主用户信息安全的同时可实现次用户的传输速率最大化。     

认知MIMO网络中增强型干扰对齐算法

针对认知多输入多输出（MIMO）网络中传统基于最大信干噪比的干扰对齐算法,在发送多数据流时随着信噪比的增加不易收敛以及数据流之间的干扰突出的问题,提出一种充分考虑数据流间干扰并进行迭代限制的干扰对齐算法。首先,次用户通过编码设计消除主次间的干扰;然后,在消除主用户之间和次用户之间干扰时,根据信道互易性,运用广义瑞利熵计算基于最大信干噪比算法的预编码与干扰抑制矩阵,并在迭代过程中,每次迭代始终使预编码与干扰抑制矩阵先满足干扰功率在期望信号空间最小;最后,结合次用户间MIMO干扰信道、主次用户间构成的MIMO干扰信道以及次用户网络干扰对齐的必要性,推导出次用户可达自由度上限。实验结果表明,相比传统最大信干噪比算法,所提算法在信噪比较低时次用户总容量无明显提高,但随着信干噪比的增加其优势越来越明显;当达到收敛时,所提算法迭代次数比传统最大信干噪比算法约减少40%。因此,所提算法能够提高系统容量且加快收敛。     

一种低复杂度非满秩正交随机波束成型传输方法

与现有研究点对点的无线通信手段不同,基于网络整体架构,分析SINR、波束矢量、用户数、吞吐量内在关联,发掘网络内部多用户空间分布不一致性带来的用户间的分集增益,提升系统的吞吐量.将随机波束成型与迫零算法有机结合,研究一种新型非满秩正交波束成型算法,克服了满秩波束间的相互干扰,提升系统容量;最后对性能作了详细分析与验证,得出几个极有意义的结论.     

Joint beamforming and scheduling in the downlink of cognitive radio networks

Cognitive radio has been recently proposed as a promising technology to improve the spectrum utilization. In this paper, we consider a system where a licensed radio spectrum is shared by a primary network and a secondary network. Based on the subspace theory, a novel low-complexity algorithm for secondary user selection has been proposed. On the basis of the scheduling scheme, we jointly consider transmit beamforming, scheduling and power allocation, and subsequently present a complete set of solution for secondary network downlink. Simulation results has shown that our proposed scheme not only can limit the introduced interference at primary users within the tolerable range, but also can achieve high sum-rate throughput of secondary network, simultaneously. Furthermore, as is proved by simulation results, our scheme is very robust due to the fact that only a little tolerable performance drop is introduced when simple but nonoptimal equal power allocation is adopted.     

基于位置和干扰限制的认知中继选择算法

针对认知无线电网络传输速率不足及对主用户造成干扰等问题,提出一种基于位置和干扰限制的认知中继选择算法。该算法根据中继节点位置对中继链路速率的影响选择中继节点,同时在限制认知用户对主用户干扰的情况下,确定中继节点的最佳发射功率。仿真结果证明,该算法能满足认知用户对主用户干扰限制的要求,提高系统吞吐量。     

六角形阵快速傅立叶变换波束形成算法

在六角形阵阵元数较多时,传统的频域相移求和波束形成方法要求的运算量很大.为此提出一种采用六角形快速傅立叶变换HFFT(Hexagonal Fast Fourier Transform)的波束形成算法.使用六角形傅立叶变换HDFT(Hexagonal Discrete Fourier Transform)完成六角形阵的波束形成,由于HDFT存在快速算法HFFT,因此能够显著降低波束形成的运算量.首先在各个通道上做FFT,将信号变换到频域,然后转角重排,再对各个阵元上相同的频点做HFFT,得到频域常规波束形成输出.理论分析表明,对于窄带信号的六角形阵波束形成,所提出的算法所需的计算量比传统的相移求和方法降低了95%以上.仿真和试验结果表明,提出的算法在不影响阵列处理性能的同时,显著降低了波束形成所需的计算量,易于工程实现.