基于特征值分布的自适应MIMO接收方法

多输入多输出(MIMO)系统性能优劣依赖于信道的相关特性,空分复用技术适用于低相关信道,而波束形成技术适用于高相关信道。依据上述信道相关特性,提出一种基于信道特征值分布的自适应MIMO接收方法。该方法以均匀圆形天线阵列结构为基础,能够根据信道相关情况动态选择接收方式:当角度扩展较大时,选用传统MIMO接收方式(称为天线MIMO方式);当角度扩展较小、多径独立时,选用基于智能天线的多波束接收方式(称为波束MIMO方式)。分析角度扩展、多径对信道特征值分布的影响,并给出自适应MIMO接收切换的条件。仿真结果表明,该方法能够适应复杂的无线环境,误码率较低,性能更加稳定可靠。     

MIMO/SA多天线空时信道建模

运用相关矩阵法,通过计算2根天线之间的相关系数、多输入多输出(MIMO)的相关矩阵,得到MIMO信道系数矩阵,在其中加入智能天线(SA)的导向向量和赋形向量,得到MIMO/SA矩阵,由此实现对MIMO/SA多天线空时信道的建模。利用Matlab搭建一个仿真平台,从空间、时间、频率3个方面分析MIMO/SA多天线信道模型,结果表明,该模型具有较好的信道方向性增益,信道的空时频特性符合3GPP 25.996的要求,可用于MIMO/SA多天线的设计、优化和信道容量分析。     

基于QRD-M的多天线分组并行检测算法

提出了一种适用于MIMO通信系统的基于QRD-M的多天线分组并行检测算法。该算法避免了传统分层检测算法中信道矩阵求逆的过程,同时克服了传统QRD-M算法随着收发天线数增多而难以实现性能与复杂度折衷的问题。该算法通过对发送天线的分组,组内并行采用改进的QRD-M检测算法,灵活选取每层被保留的分支,避免过高复杂度的同时提高了系统性能。仿真结果表明,与传统QRD-M算法相比,该改进算法能够更灵活地实现性能需要和复杂度的折衷,在相近的复杂度下可以获得更好的误码性能。     

MIMO-PLC系统中基于条件数阈值选择的信号检测算法

为了满足电力线通信（power line communication,PLC）对更大容量和更广覆盖范围的需求,多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）技术已逐渐应用于PLC中,实现了高速率的数据传输,但MIMO-PLC信道具有严重的多径效应和频率选择性衰减的特性,而且不同子载波的信道质量差异性大,使现有的信号检测算法不能获得良好的性能。提出一种基于条件数阈值选择的检测算法,该算法利用信道矩阵的条件数来衡量信道质量的好坏,设置最佳条件数阈值,在信道条件数小于或者等于阈值时,选择CLLL-MMSE-SQRD检测算法,而在信道条件数大于阈值时,选择QRD-M检测算法。通过仿真验证,该算法能够达到最优检测算法的性能,而且在16QAM调制方式下,该算法复杂度相比于QRD-M检测算法降低了44%,且随着调制阶数的增加复杂度降低更为明显。     

基于节点剩余功率的多中继选择算法

提出一种基于节点剩余功率的多中继放大转发协同节点选择算法,根据节点信道状态信息(CSI)和剩余能量信息对网络生存时间进行优化,使用加权函数和信道容量增益门限进行多协同节点选择。仿真结果表明,对于动态和固定功率分配,该算法选择三四个中继可使协同通信系统性能达到最优;相对基于CSI的单中继选择算法,当中继数为4时,其在动态功率分配时的网络生存时间最高可延长82%。     

提升MIMO干扰信道容量的干扰对齐方案

为提高多用户MIMO干扰信道的容量,提出一种干扰对齐方案。在假设已有天线配置情况不变的条件下,将发送端的原有天线划分为数目相当的2个子组,分别设置不同的天线参数,以消除2个子组天线之间的相关性,从而形成2组独立的传输信道。在接收端将经由2组子信道传输后的接收信号进行合并,间接扩展信号空间维数。基于合并处理后的等效信道传输矩阵,分别利用优化预编码向量夹角和正交投影的方法求解预编码矩阵与联合矩阵,以减少已有干扰对齐方案通过迭代求解所需的运算量。仿真结果表明,在总天线配置情况不变时,该方案可以提高多用户MIMO信道的抗干扰能力。     

电磁矢量传感器EVS对MIMO多天线系统影响研究

为提高多输入多输出(MIMO)无线通信系统的性能,建立了基于标量传感器的均匀矩形天线阵列(URA),并将电磁矢量传感器信号处理方式与MIMO信号处理方式有机结合,建立了基于电磁矢量传感器的天线阵列。推导了各天线阵列的空间衰落相关性公式,分析了方位角和仰角的平均到达及角度扩展等参数变化对于相关性的影响。确立了MIMO系统发射和接收两端的相关性协方差矩阵,分析了不同天线阵列的信道容量大小。通过仿真模拟,证明了电磁矢量传感器阵列具有优异的性能和良好的应用前景。     

基于空间迭代的信道估计和译码联合算法*

为了提高MIMO+OFDM系统在信道信息估计不准确时的译码性能,提出了一种基于SAGE（空间交替期望最大）算法的信道估计和MIMO译码联合算法。具体方法是：将发送的子帧分成若干个子块,第一个子块为导频子块,为第二个子块的译码提供信道信息;译码时对第二个子块进行内部的参数循环估计,完成该子块的译码后,解出该子块的信道信息,并将其作为下一子块译码的信道参数,依次完成所有子块的译码。经过仿真验证,该算法的性能优于LMMSE信道估计＋ML译码算法的性能,运算复杂度低于EM算法。基于SAGE算法的信道估计和检测联     

大规模天线系统中基于软判决的MIMO信号检测算法

在大规模多输入多输出(MIMO)系统下,提出了一种基于软判决的改进MMSE(IMMSE)信号检测算法。在IMMSE算法中,把MMSE算法检测值作为算法的初始值并采用迭代干扰消除技术。进一步使用对数最大似然比(LLR)将检测序列进行排序,提出一种有序的IMMSE(OIMMSE),并使用软判决技术来提高算法的检测性能。在不同天线数的MIMO系统下,对IMMSE算法和OIMMSE算法进行误码率性能仿真。仿真结果表明,OIMMSE算法和IMMSE算法性能明显优于MMSE。而且提出的新算法随着天线数的增加,越来越接近单输入单输出(SISO)在加性高斯白噪声下的性能。由此可见,新算法对大规模MIMO系统是有效的。     

空时编码在电力线载波通信中的应用

空时编码是一种用于多发射天线的编码技术.该编码在多根发射天线和各个时间周期的发射信号之间能够产生空间域和时间域的相关性,从而使接收端克服多输入多输出(MIMO)信道衰落问题,并降低了发射误码率.由于电力线信道的特殊性,其衰落特性类似于多天线无线信道.基于正交频分复用(OFDM)技术,利用三相电力线MIMO技术实现了空时编码在电力线载波通信中的应用以及最大分集增益,较好地降低了误码率.     

大规模MIMO系统的改进RTS信号检测算法

大规模多输入多输出（MIMO）技术通过基站端天线数量的增加有效提高频谱效率,降低传输功率,使其成为5G移动通信系统的一项关键技术。可是随着天线数量的增加,上行链路信号检测算法的复杂度大幅增加,原有检测算法无法实现。基于机器学习和人工智能的主动禁忌搜索算法（RTS）凭借着复杂度低的优势脱颖而出,成为业内的研究热点。针对RTS算法初始值计算复杂度过高这一问题,提出基于BC-GS（Block Constellations-Gauss Seidel）迭代算法求解初始值的RTS信号检测算法,使其在达到原有算法误码率性能的前提下,从而进一步降低算法复杂度。     

MIMO格密码的设计与实现

对大规模MIMO物理层安全通信进行了研究,提出了一种基于OAEP+算法的MIMO格密码实现方案。在适当的限制条件下,可将窃听者对大规模MIMO的解码复杂性问题归约为解标准格问题。由于在方案设计中利用格密码和OAEP+密码的特性,使得所提方案具有抗量子计算攻击和选择性密文攻击的能力,并且合法通信双方不需要预共享密钥,有效地简化密钥管理。在Matlab中对所提方案进行了仿真实现,仿真结果证明了该方案的可行性。另外,仿真计算结果显示在格基归约算法下MIMO信道可计算保密容量跟发射天线数目之间呈较强的线性关系。     

基于最小均方误差的串扰消除多用户检测算法

在存在强多址干扰的直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)系统中对传统串行干扰消除检测器的优点及缺陷进行分析,提出一种基于最小均方误差的串行干扰消除多用户检测算法。该算法能够对时变信道环境进行有效跟踪,避免判决误差扩散。仿真结果表明,在加性高斯白噪声环境中一个同步DS-CDMA系统中对于信号功率弱的用户,该算法相比传统串行干扰消除算法及迫零算法的检测性能有较大的改善,在消除原有检测算法检测精度不稳定的同时能提高算法的误码性能。     

基于MIMO技术的DCSK通信方案的性能分析

MIMO技术在不增加信号带宽和发射功率的情况下,通过在发送端和接收端分别使用多个发送天线和接收天线来抑制信道衰落和噪声。利用MIMO技术的优势,设计了一种基于差分混沌键控（DCSK）的MIMO-DCSK混沌通信方案。针对这一方案,通过进一步的数学推导,得到系统在高斯信道下的理论误码率公式,并在MATLAB环境中进行了仿真验证。理论分析和仿真结果表明：在相同的信噪比条件下,MIMO-DCSK混沌通信系统的误码率比传统DCSK通信系统要小得多。因此,MIMO-DCSK混沌通信方案能够有效改善混沌通信系统的误码性能。     

多入多出系统中改进的QRD-M检测算法

在研究传统QRD-M检测算法的基础上,提出一种用于多入多出系统的改进的QRD-M检测算法。该算法通过累积分支度量排序和终止门限设置,合理减少搜索树的分支数。仿真结果表明,当信噪比为10 dB、调制方式为16QAM、天线配置为4×4时,改进算法在无检测性能损失的情况下可使传统QRD-M检测算法的复杂度降低30%。     

改进的混合多输入多输出系统收发方案

为在频谱利用率和可靠性之间取得折中,提出一种高效低复杂度的发射接收方案,将空间复用和空间分集相结合,形成一个STBC-VBLAST混合编码的多输入多输出系统。利用线性疏散码的结构特点,在发射端以等效的垂直分层空时码子层发送信号,接收端使用基于排序的QR分解的连续干扰抵消的算法进行译码,同样可以获得较好的复用和分集增益。仿真结果表明,该方案的误码率性能优于其他检测方案,可降低计算复杂度。     

基于自适应卡尔曼滤波的盲多用户检测算法

对强多址干扰情况下码分多址系统的盲多用户检测算法进行研究,针对多径信道的码分多址系统,提出一种基于自适应卡尔曼滤波的盲多用户检测算法。该算法可在进行状态滤波的同时对未知噪声的统计特性进行在线估计,确保算法收敛于期望用户,提高检测器在动态环境下的跟踪性能。仿真结果表明,与最小均方算法及递推最小二乘算法相比,该算法具有更好的收敛性和动态性能。     

MIMO-OFDM的FFT/IFFT处理器

面向多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)系统,设计一种可配置的FFT/IFFT运算处理器。给出多通路流水线FFT/IFFT处理器架构,通过一个输入数据重排模块,实现来自4条信道的多通路数据同时计算,支持不同数据率的FFT/IFFT运算。性能分析表明,在SMIC 0.13 μm工艺下,该处理器的最高时钟频率可达125 MHz,面积达到1.800×1.500 μm2。