MIMO信道在不同条件下的容量分析

对影响多输入多输出(MIMO)信道容量的因素进行分析研究有助于未来无线传感器网络的组建与优化。假设信道系数不变,给出了发射端不同功率分配方案对信道容量的影响并进行了对比,通过实验仿真可知,注水算法对信道容量是最优的,此结论与理论分析相吻合,但其运算复杂度较高。推导了等功率分配方案在低信噪比时信道容量的近似表达式,并通过实验仿真与理论值进行了比较,其运算量大大降低,且在低信噪比时逼近理论值。假设MIMO信道矩阵随机分布,对影响信道容量的天线相关性进行了分析与仿真;比较了在不同天线配置下,遍历容量和中断容量的变化趋势,结论有助于组网时根据相关要求选择适宜的天线数目。     

LTE下行MIMO模式自适应切换算法

由于用户在各种不同场景下采用不同的MIMO模式可以达到不同的传输效果,为了使用户达到平均吞吐量和频谱效率的最佳要求,提高系统传输率,研究了TDD LTE系统下行MIMO模式切换技术。搭建TDD LTE下行业务控制信道PDSCH仿真平台,对MIMO传输模式进行仿真实验,通过比较不同模式下的误码率和吞吐量的仿真结果,确定切换门限,提出MIMO模式自适应切换算法。在实际应用中,根据这种算法自适应地配置适合的MIMO技术,可以最大限度的提高系统频谱利用率,此方法优于单独采用一种MIMO技术达到的传输效率。     

MIMO-OFDM系统自适应传输技术的仿真研究

MIMO-OFDM系统中应用自适应传输技术可以在保证一定系统可靠性的基础上提高系统的吞吐量。本文分析了MI-MO-OFDM系统模型,并通过MATLAB编程对自适应传输技术进行了仿真,与采用固定传输模式的通信方式进行了比较,仿真实验结果证明该方案具有良好的系统平均通过率。     

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。     

无线传感器网络中一种基于虚拟MIMO多播的多跳传输策略

虚拟MIMO技术能够有效减少信道衰落对无线链路的影响,节省无线传输时的能耗.结合MIMO多播和LEACH协议,提出新的虚拟MIMO多跳传输策略(VMMM),由于该策略避免了多跳数据转发时的簇内广播过程,从而提高整个网络的能量有效性.为优化该传输策略的性能,本文对VMMM策略的能耗进行建模分析,并在此基础上通过联合优化以确定满足最小能耗时的网络参数.仿真结果表明,与已有的虚拟MIMO多跳传输策略—vMISO协议相比,VMMM策略能够显著提高网络的能量有效性,有效延长网络生存时间达50%以上.     

无线传感器网络中一种基于分簇的能量高效虚拟MIMO传输策略

协作式MIMO技术被认为是传感器网络中有效的节能解决方案之一.针对中小规模传感器网络设计了一种基于分簇的能量高效的协作式虚拟MIMO传输策略(ECCM).在考虑了分布式STBC编码信道训练开销的情况下,分析了该传输策略的系统总体能耗.基于该能耗模型,建立了一种基于端到端的全网能耗最优化模型,并用该模型来求解最优的虚拟MIMO域(分簇)个数、协作节点(虚拟天线)个数以及传输速率等网络通信参数.仿真结果表明,通过选取最优协议参数,即使考虑到电路能耗和信道训练开销,ECCM策略也能显著降低节点传输能耗,延长网络寿命.     

基于人工噪声的多用途MIMO系统安全算法

针对传统多用户MIMO系统存在大量噪声导致信道接收不准确,安全性能下降的问题。通过构建MIMO系统安全传输模型,选择一种联合信道状态矩阵的MIMO系统算法来满足信号传输的安全需求。通过预编码抑制人工噪声的影响,建立联合信道状态矩阵进行奇异值分解,由最小奇异值执行预编码计算。通过仿真结果分析表明:对于不存在零空间的MIMO系统,采用人工噪声进行信号加密,尽管占用了系统部分容量,但有效提高了系统的保密容量,当合法信道质量降低时,通过提高分配人工噪声系数来提高保密容量。     

Robust multiuser MIMO scheduling algorithms with imperfect CSI

Robust multiuser multiple-input-multiple-output (MIMO) scheduling algorithms are proposed in this paper.With imperfect channel state information (CSI),traditional scheduling algorithms for the multiuser MIMO system based on the zero forcing precoding scheme will lose some performance due to the multi-user interference (MUI).In order to improve the system average throughput,we study the robust multiuser MIMO scheduling problem with imperfect CSI.From the average capacity formula,we derive a robust factor which can transform the robust multiuser MIMO scheduling problem into the traditional one,thus most existing non-robust scheduling algorithms can be robust if this factor is adopted.Simulation results show that compared with the traditional algorithms,the proposed robust algorithms can improve the system average throughput significantly under the CSI error environment.     

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.     

基于有限反馈胡大规模3DMIMO多用户传输方法及其码本设计

本文针对大规模MIMO通信系统研究了一种基于码本的有限反馈大规模3D MIMO多用户传输方法,给出一种基于水平和垂直方向码字直积的3D MIMO码书设计方案,并提出了两种垂直码本设计方法,且在合理的调度方案下,对所设计的码本进行了仿真分析。仿真表明本文所提的三维码本相对于二维码本以及传统的三维DFT直积码本,提高了系统频谱利用率和吞吐量性能。     

自适应MIMO系统在反馈延时下的性能分析

为了提高无线通信系统的频谱利用率,提出一种简单而实用的开环自适应MIMO系统,利用最优贪婪调度算法,在多用户分集和多天线分集的作用下,有效地改善系统的性能.推导了在反馈存在延时的信道条件下频谱效率和中断概率的闭合表达式、分析了发射天线数、重传、用户数以及延时对系统整体性能的影响.     

一种基于MIMO预编码的多径分离方法

针对选择性MIMO信道多经分离问题,提出了一种基于预编码的收发联合设计方案。该方案中的每路发射矢量及其解码矩阵处于其他时延信道的共同零空间,把选择性信道多径分离为空间正交的若干平坦子信道,从而使平坦信道的预编码研究成果可以直接应用于选择性MIMO信道,解决了传统Z域处理中未消除ISI的问题,复杂度为Z域方法的L(多径数目)倍。仿真结果表明,该算法具有较好容量性能和误码率性能。     

MIMO系统中的最优中继选择方案

研究多输入多输出中继系统中基于放大转发协议的最优中继选择方案,推导出中断概率和平均信道容量的闭式表达式,并对不同中继节点数时的中断概率和平均信道容量进行仿真。结果表明,该方案可以有效降低系统中断概率,且随着中继节点数的增多,系统平均信道容量优于直接传输方案。     

Optimizing channel capacity in a MIMO–PSK wireless rayleigh fading channel

Due to the continual advancement of future generation communication systems, channel capacity is considered to be an important parameter for achieving greater signal strength by means of faster data transmission speed. Usually in multiple input multiple output (MIMO) systems, the diversity technique lessens the propagation speed significantly than the channel capacity. Using MIMO in combination with phase shift keying (PSK) modulation jointly known as MIMO–PSK systems, the present paper focuses on a novel distribution method in order to optimize the channel capacity over a Rayleigh fading channel. First, ergodic channel capacity and distribution capacity in terms of outage capacity is simulated for different MIMO–PSK configurations as well as channel conditions. Later, the channel performance of MIMO–PSK for the novel distribution conditions with antenna correlation effect is evaluated and finally the optimal channel capacity is determined.

     

统一框架下协作MIMO系统预编码方案

针对在协作MIMO系统中多小区及多用户间的干扰对系统性能的影响,一般都会基于某种设计准则进行预编码处理,但是由于设计目标的单一性会导致系统性能的不均衡,为了优化系统的整体性能,均衡各种性能指标,提出了统一数学框架下的预编码方案,并基于凸优化理论借助拉格朗日方程给出了预编码矩阵的求解方法。经仿真证明,算法在目标函数的收敛速度以及系统容量方面具有一定的优势,表明了所提方案实施的可行性。     

基于相关性矩阵的环形天线阵列的研究

空间相关性是多输入多输出(MIMO)无线通信系统急需解决的问题。MIMO系统的容量增长与无线信道的空间相关特性紧密联系。本文分析了这些特性与信道容量的关系,利用相关性矩阵对圆形天线阵列的分析,分析结果可以证明圆形天线阵列的半径的减小意味着信噪比的减小。     

基于MIMO信道的四天线发射分集及其性能分析

发射分集是一项有效改善信道衰落和提高系统容量的技术,在第3代移动通信系统中已经开始普遍使用。本文给出了几种基于MIMO信道的四天线发射分集方案,并对他们的性能进行了分析和仿真比较。     

基于FPGA的MC-CDMA基带系统的实现

MIMO技术、多载波技术与链路自适应技术是未来移动通信系统最值得关注的几种物理层技术。MIMO技术在提高系统频谱利用率方面性能卓越,多载波CDMA技术则能有效地对抗频率选择性衰落,将MIMO技术与MC-CDMA方案相结合,构成空域复用MC-CDMA系统,将在很大程度上提高系统的性能和容量,更有效地提高信息传输速率,完成基于FPGA的空域复用MIMOMC一CDMA系统的基带信号处理平台的设计与实现的任务[1]。本文采用硬件仿真模型模拟MIMO信道的方法,实现了对系统的联合调试与功能验证,与软件仿真结果进行比较,性能良好。     

无线传感器网络中基于链的虚拟MIMO策略

无线传感器网络能量受限,策略应尽可能地减少能量消耗,以延长网络寿命。提出一种基于链的能量高效的虚拟MIMO传输策略,对该传输策略进行能耗和时延建模,确定最优的虚拟MIMO链的个数、协作节点个数以及传输速率等网络通信参数。仿真结果表明,即使考虑到电路能耗和信道训练开销,该传输策略也能有效节省能量,提高网络生命期,同时降低时延。     

基于合作似然检测和球形译码的多用户多输入输出多跳中继系统

针对多输入输出(MIMO)系统在传输数据过程中的误码率(BER)和信道容量优化问题,提出一种基于合作似然检测和球形译码的多用户MIMO多跳中继系统。首先,该系统构建二阶协作的MIMO中继系统模型对信道数据的中继传输过程以及路径损耗、阴影衰落情况进行分析;接着,通过球形译码来推导出等效的最大似然规则进行对数正态阴影衰落检测;最后提出最大调和平均信道功率选择策略,基于相关性链路度量和最大信道功率阈值为用户选择误码率更小的接入链路,从而改善多用户MIMO系统的性能。实验仿真结果显示,与基于互信息最大化的多用户MIMO多跳中继系统以及基于解码转发和多入多出技术正交空时分组编码(STBC)的中继系统相比,该系统在数据传输过程中的平均比特误码率分别降低了27.4%和32.6%,平均信道容量分别提高了9.5%和12.7%,因此在减少误码率和提高信道容量上具有较好的效果。