基于不完全信道状态信息的预编码算法

针对下行多用户多输入多输出中继系统,提出一种考虑信道估计误差和天线相关的线性预编码算法。在发射端和中继端功率约束条件下,根据最小均方误差准则设计代价函数,通过理论推导求得中继端和发射端的预编码矩阵。接收端的各个用户之间相互独立时,接收端的处理矩阵为对角矩阵,通过直接求导法得到接收端预处理矩阵的闭式解,并设计迭代法联合优化预编码矩阵和接收端的处理矩阵。数值仿真结果表明,与未综合考虑各端口的预编码算法相比,该算法能降低系统的误码率。     

不完全信道状态信息下Turbo-BLAST系统的自适应发送功率分配算法

提出了一种不完全信道状态信息下适用于Turbo-BLAST系统的自适应发送功率分配算法．所提算法以误比特率为优化目标,适用于MQAM和MPSK等不同调制方式．发送端在总功率约束条件下,利用所提的自适应发送功率分配算法对发送信号进行功率加载,以获得最小化的误比特率性能．在接收端,利用考虑信道估计误差的软干扰抵消迭代检测算法进行检测,进一步改善误比特率性能．仿真结果表明,在不完全信道状态信息条件下,采用所提算法可以有效地改善Turbo-BLAST系统的误比特率性能．     

多用户MIMO系统预编码技术的研究

多天线基站和多用户可以组成一个多用户MIMO系统,为获得更高的系统容量和高效传输性能。预编码是一种应用于发射端以达到抑制多用户间干扰的预均衡方法。基于非理想信道状态信息(CSI)条件,针对多用户MIMO系统的下行信道,研究了线性ZF预编码和非线性THP预编码的性能,给出了接收端信号与干扰和噪声比SINR的近似表达式。对两种THP变体结构,dTHP结构和cTHP结构进行了性能仿真比较。仿真结果表明,cTHP结构的性能要优于dTHP结构。同时,给出了信道估计误差对cTHP结构BER影响的定量仿真结果。对非理想CSI下的预编码技术选择提供了一定的依据,并对限定信道估计误差的偏差程度具有参考意义。     

MIMO信道中基于功率分配的SLNR预编码算法

为了消除或降低多用户MIMO系统下行链路存在的共信道干扰（ CCI）,提出一种结合功率分配的基于最大化信漏噪比（ SLNR）的预编码算法。首先,根据SLNR算法求出最优预编码矩阵,再结合最优功率分配算法,借助拉格朗日乘数法,优化分配每个用户的发送功率,从而提高系统和容量以及降低误码率（ BER）性能。为了简化计算复杂度,还提出了SLNR算法结合次优化功率分配算法。仿真表明,所提出的算法比块对角化（ BD）算法和最小均方误差准则（ MMSE）算法在系统和容量以及误码率性能上都有所改善。     

一种多用户MIMO系统中有限反馈预编码算法及性能分析

多用户多输入多输出(MIMO)系统中,用户可以通过反馈的方式把信道状态信息(CSI)传递给基站,基站利用该CSI进行预编码或者用户调度,可以有效地提取复用增益。但是传统的反馈方式,反馈量太大,占用过多上行资源。针对收发都是多天线条件的多用户MIMO系统,提出一种基于Grassmannian码本的有限反馈预编码方法,通过对用户信道矩阵进行量化,每个用户仅仅需要反馈一个序号而不是信道矩阵,从而大大减少了反馈量。通过对系统误码率(BER)和吞吐率的仿真,表明了该方法能保证系统性能。同时,由于信道估计存在误差,量化过程存在误差,所以,分析了信道矩阵误差对于新方法性能的影响,得到了系统吞吐率同信道矩阵误差的方差,以及基站发射功率三者的关系,并通过仿真进行验证,从而为评估信道估计和量化过程的优劣提供了理论依据。     

被动窃听环境中基于信道状态信息的物理层安全预编码设计

在被动窃听的多径信道场景下,窃听者（EaVEsdropper,Eve）仅被动窃听,不发射任何无线电信号,发射端（Alice）无法确定Eve的任何信息,给信息的安全传输带来了极大挑战。为了保障信息的安全传输,在Alice已知合法接收者（Bob）的信道状态信息（CSI）但是未知Eve的CSI的情况下,提出一种保障Bob的物理层安全的预编码方案,通过提高Bob接收信号的质量来提高系统的安全性能。首先,在不考虑Eve的情况下,仅根据已知的Bob的CSI给出可达Bob信道容量上界的预编码方案;利用Alice-Bob和Alice-Eve链路之间的信道特异性获得稳定的安全容量;然后,在瑞利平坦衰落环境下,通过Bob的中断概率推导出Bob的平均误码率（BER）准确的闭合表达式。仿真实验结果表明,所提方案在不改变接收机复杂度的基础上,能够保证Bob的信道容量始终优于Eve的信道容量。同时,所提方案能够在Eve的BER性能受到较大抑制的条件下,有效改善Bob的BER性能,即使Eve位置条件优于Bob也能保证安全容量始终存在。     

一种新的基于泄漏的多用户MIMO预编码

针对多用户MIMO基本SLNR预编码算法在发送天线数小于接收天线数之和时性能恶化的情况,考虑到接收滤波矩阵对泄漏功率的抑制作用,定义了一种新的信漏噪比形式,并基于信漏噪比最大准则,建立了一种最优发送预编码矩阵和接收滤波矩阵的联合设计方案。与基本SLNR算法相比,所给出的算法可以充分利用接收方的富裕空间进一步提高系统性能,增加系统支持的用户数目。仿真结果表明,当接收天线总数大于发送天线数时,只要子流数之和小于发送天线数,所给出的新算法依然具有非常优良的平均误比特率性能以及系统的和容量性能。     

基于部分信道信息反馈的多用户MIMO传输机制研究

在宽带无线通信系统中,多天线技术的实现依赖于多用户MIMO传输机制及信道信息反馈的有效解决.提出一种发送端进行干扰消除的TIE算法及相应的用户选择算法和功率分配算法,并提出一种基于向量量化的部分信道信息反馈机制,可以在多用户环境中提高系统性能并能有效降低信道信息反馈开销.分析了采用部分信道反馈机制的TIE算法的性能,论证了其性能特征.实验结果表明,与其他算法相比TIE算法可以有效地提高系统数据速率,而部分信道反馈机制可以在保持系统数据速率的前提下极大地降低信道反馈信令的开销.     

多用户MIMO系统中机会波束截断的信道反演

针对下行链路多用户MIMO系统,提出了一种简单的基于机会波束截断的信道反演方法。机会波束形成可以用最小的反馈获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路的多用户分集增益和复用增益。在机会波束形成进行自适应信道截断的基础上,使各通信用户的信干噪比（SINR）相同,改善了系统的误比特率性能。仿真结果表明,总的用户数为30时,系统误比特率性能提高3~4 dB。信道反演比注水功率分配简单,降低了系统复杂度。     

基于码本的多用户有限反馈预编码方法

为改善多用户系统中由有限反馈导致的性能缺失,提出了一种基于码本的预处理有限反馈预编码方法。该方法在接收端根据部分子载波信道信息采用最大信干比准则从预置码本中选取码字反馈给发送端,在发送端根据子载波簇的相关性重构各子载波预编码矩阵,对发送信号进行线性变换以达到容量最优,在接收端利用干扰用户信息对接收阵列信号进行预处理消除部分干扰信息,从而补偿由于有限反馈导致的性能缺失。实验结果表明,所提出的方法在保证反馈链路开销与系统误码性能的情况下,有效地改善了系统吞吐量。     

基于虚拟空时信道技术的MIMO系统

MIMO通信系统能够在不增加系统带宽以及功率的情况下,提高系统的数据传输速率与频带利用率.常规MIMO通信系统的每根发射天线承载单路用户数据流,通过增加天线数目提高系统信道容量与载入用户数量,即不同用户数据分配至不同的发射天线上,对于发射端的天线,一方面,增加天线数会增加系统复杂度,另一方面,每根发射天线仅分配单一用户是浪费资源的.因此,在天线上复用多路用户是MIMO系统的发展趋势.针对问题,提出了在发射端级联虚拟空时信道模块的优化MIMO系统,该模块通过系统的反馈信息自适应地调整参数,优化无线信道,保证传输同样数据流的情况下,提高系统通信质量以及在同样的通信质量下与系统带宽下提高系统传输速率.实验测试以及仿真表明,在2×2规模的MIMO系统中,改进的MIMO系统能够在相同带宽内至少提高50%的传输速率.     

基于双码本的多用户MIMO有限反馈预编码方法

针对多用户多输入多输出(MIMO)下行链路由有限反馈导致的性能缺失,提出一种基于双码本的有限反馈预编码方法。该方法首先在接收端根据期望用户最大信干比准则从预置码本中选取预编码码字及扰动码字反馈给发送端,然后利用矩阵线性变换特性对预编码码字进行线性变换扰动以达到容量最优,从而补偿由于有限反馈导致的容量性能缺失。仿真结果表明,所提出的方法在保证反馈链路开销与系统误码性能的情况下,有效地改善了系统吞吐量。     

一种基于Tucker-2模型的双向MIMO中继系统信道估计方法

为获得更准确的信道状态信息(CSI),针对双向MIMO中继系统,提出一种高准确度的信道估计方法。该方法在发送端与AF中继处分别对所发送的信号进行编码,同时符号矩阵构造为多个Khatri-Rao乘积形式,为系统提供了额外的多样性;在接收端,每个用户对所接收的信号构造Tucker-2模型,并采用非迭代T-KPLS拟合算法对Tucker-2模型进行拟合,进而联合估计出该通信系统中所有CSI。与已有的信道估计方法相比,所提方法无须发送训练序列,具有更高的频谱利用率及信道估计精度。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

MIMO干扰信道中一种新的分布式迭代预编码算法

MIMO技术可以有效地提高通信系统的容量,但会带来很严重的用户间干扰问题。预编码技术以其能简化接收机和抑制干扰的作用将会在未来通信中扮演着重要角色。将多数据流的预编码矩阵设计转换成单数据流预编码矢量设计,提出了基于信干噪比最大的分布式迭代算法,以及将虚拟信干噪和最小均方误差方法相结合的迭代算法。数值仿真结果表明提出的算法可以有效提高系统容量。     

MU-MIMO系统中利用信道信息预测值的反馈机制

提出了一种多用户MIMO下行链路中基于收发双方共同预测信道的信道信息反馈机制。在实际传输时,基站和用户双方采用相同的算法预测信道,用户将信道预测值和真实值之差,通过离线设计好的LBG码本进行量化,将码本序号反馈给基站。该方案中,利用实测的大样本信道采样值,以均值意义下的预测误差最小化为目标,采用LBG算法设计了量化码本。基站根据用户反馈的码本序号和自己实时的信道预测值,重建出接近真实信道的估计值,并利用该估计值对传输数据做预编码。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

大规模MIMO系统中基于3D码本的多用户预编码方案

针对大规模多输入多输出(MIMO)系统存在的共信道干扰问题,提出一种基于3D码本的多用户预编码方案。以均匀平面阵列天线为基础,利用垂直下倾角的分布特点设计垂直码本,并将现有的离散傅里叶变换码本作为水平码本,基于Kronecker积运算重新构造3D码本。结合码字选择和用户调度策略,最小化大规模MIMO系统中多用户的干扰。仿真结果表明,与基于3D离散傅里叶变换码本的预编码方案相比,该方案能准确区分用户在垂直维信道信息上的差异,有效抑制多用户干扰,提升系统速率。     

基于叠加编码及多用户调度的高斯传输信道优化算法

为了提高高斯传输信道的数据传输效率,提出了一种基于叠加编码及多用户调度的高斯传输信道优化算法(MGSC)。首先,该算法提出了高斯传输信道的系统模型,分析源-端的距离概率密度函数和累积分布函数以及用户的平均功率增益;接着,在高斯传输信道上采用最优的叠加编码与连续干扰消除的方法,并根据各个用户的效用函数来执行最佳的功率和速率分配,并通过概率优化方法来对信道用户进行选择,接入最佳的传输信道;最后,实验仿真结果表明,在信道接入用户变化的情况下,相比双向中继信道无线信号和功率传输优化算法(TWRC)以及基于矩阵与格球解码(LSD)技术的数据传输算法,MGSC的信道总数据传输速率分别提升10.2%和21.7%,并且信道增益的平均效果分别高出5.7%和6.4%。因此,MGSC在信道传输速率和信道增益上有较好的优化效果。     

MIMO系统的正则块对角化迫零矢量预编码设计

为了进一步减少多用户MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)下行传输系统的误码率,提出了正则块对角化迫零矢量预编码设计(RBD-ZF-VP)。该方法利用正则块对角化预编码(RBD)和矢量预编码(VP)的优点,在原有MIMO系统RBD预编码的基础上,将RBD预编码的矩阵转变成信道等价矩阵,然后利用迫零(ZF)准则求出VP的扰动矢量,再将扰动矢量加到原有信号上构成新信号向量,接着对新信号向量进行处理。仿真结果表明,该方案支持多用户多天线MIMO传输系统,与传统的块对角化(BD)预编码和RBD预编码相比,有效地提升了系统性能,具有显著的系统误码率性能优势。     

多用户系统中基于双码本的有限反馈预编码

针对多用户MIMO-OFDM下行链路由有限反馈导致的性能缺失,提出了一种基于双码本的有限反馈预编码方案。该方案在接收端依据部分子载波信道信息并采用期望用户最大信干比准则,从预置码本中选取主码字及扰动码字反馈给发送端,在发送端根据子载波簇的相关性重构各子载波预编码矩阵,然后利用矩阵线性变换特性对主码字进行线性变换扰动以达到容量最优,从而补偿由于有限反馈导致的性能缺失。仿真结果表明,所提出的方法在保证反馈链路开销与系统误码性能的情况下,有效地改善了系统吞吐量。     

基于改进智能水滴的正交匹配追踪混合预编码算法

针对毫米波大规模多输入多输出(mmWave Massive MIMO)系统硬件成本高、系统开销大等问题,提出一种基于改进智能水滴的正交匹配追踪(IWD-OMP)混合预编码算法.首先,基于正交匹配追踪(OMP)算法求解预编码矩阵;其次,采用改进的智能水滴(IWD)算法求解矩阵中全局最优的索引向量;最后,通过此方法求解的矩...