MIMO系统的发射天线选择及自适应链路实现

针对多输入多输出(MIMO)系统信道低秩引起信道容量下降的问题,提出了一种依据信道状态信息进行发射天线选择的算法,并给出了以此算法为基础的VBLAST自适应链路的实现方法。发射天线的选择依据权系数的范数大小进行,该方法可以有效降低天线选择的运算量。仿真结果表明,该方法的选择效果逼近最大容量法的选择效果。自适应链路实现方法将发射天线数的确定和天线选择并行进行,保证了在所处通信环境下达到最大的空间复用系数。     

一种低复杂度Householder变换发射天线选择算法

提出一种低复杂度Householder变换发射天线选择算法(LGHQR).以发射天线数目的一半为界,根据所选天线数目确定采用增加或删除的天线选择方式.分别将具有最大和最小范教的天线标记于增加集和删除集,每次只对剩余天线集进行Householder变换,保证性能的同时降低算法的复杂度.所提算法进一步应用于相关信道下VBLAST系统来验证有效性.理论分析和仿真结果表明,与传统算法相比,所提算法具有较好的容量和误码性能.     

一种用于下行传输的特征波束发射分集方案

发射分集要求不同发射天线的信道衰落是相互独立的,而作为智能天线核心技术之一的特征波束形成则需要利用发射天线之间的相关性来实现,它可以将衰落相关信道转换为相互独立的衰落信道。将发射分集技术和特征波束形成技术相结合,研究了一种用于下行传输衰落相关信道的发射分集实现方案。利用空域协方差矩阵的特征矢量作为空时码矩阵的加权因子,即利用相互正交的特征波束来承载空时码。载有空时码的特征波束可以选择空间能量最集中的方向发射信息,从而提高了发射分集在衰落相关信道中的传输性能,降低了系统实现的复杂度。     

相关MIMO信道下可变数目天线选择算法

提出两种多入多出（MIMO）系统可变数目天线选择算法,来动态适应多种相关MIMO信道环境。基于特征值准则的算法按照最小特征值与特征值总和之比动态选择天线,避免天线间的高度相关性;基于容量准则的算法在保证容量接近最大值的条件下,最小化天线数目。仿真结果表明,两种算法在天线选择后的容量均接近选择前的情况;通过结合链路自适应技术,可进一步得到优于无天线选择系统的数据速率和误码性能。     

一种MIMO收发天线联合选择算法

在MIMO系统中天线选择可以增加系统容量,并能有效地降低MIMO系统的复杂度和射频电路成本。仿真实验表明天线在发送接收两端不同的分配方式影响信道容量,发现了一种信道容量角度的最佳天线分配方式。针对收发天线选择的需求,设计了一种可获得较大信道容量的简单算法。该算法没有矩阵运算,计算复杂度低。仿真实验表明该算法和最优算法非常贴近,优于只有接收天线选择时的最优算法。     

空时复用多用户MIMO系统联合天线选择

在下行多用户MIMO通信系统中,用户间很难相互利用彼此间信息,用户间干扰消除必须在基站完成.又由于多用户MIMO系统的复杂结构,使得其链路成本极大增加.针对这些问题,提出一种低复杂度的预编码算法和相应的优化预处理算法,达到消除多用户干扰的目的,与传统线性预编码算法相比,所提算法可充分利用多用户系统容量,为用户提供较好的空间发射分集增益.同时,为了降低系统硬件成本,进一步给出一种基于误码率的发送端、接收端联合天线选择算法.所提天线选择算法可以取得与优化预处理算法相近的误码率性能,使得多用户通信系统性能与硬件成本间达到很好的折衷.仿真结果表明所提算法可以获得较好的性能,适用于实际的通信系统.     

带噪声方差反馈的BLAST系统功率优化算法

给出了带噪声反差反馈的多输入多输出系统连续干扰抵消检测符号错误概率公式。考虑了使用M-QAM的BLAST系统在平衰落瑞利信道。符号错误概率公式基于每根天线的功率可能不一致。研究了最小化VSER所需的功率分配算法的解析式。对于实际系统,提出了一种次优化的方法,可以明显的减低复杂度。不同于以前的闭环反馈系统,新的方案只需要最小的反馈开销,同时接收端不需要任何功率计算。仿真结果表明所述功率分配算法能带来性能增益。     

一种新的高效MMSE-SIC检测算法

传统的V-BLAST系统检测算法,由于存在矩阵求逆的操作,其计算复杂度与发射天线数的立方成正比,在发射天线较多时,对接收机信号处理能力要求较高。于是提出了一种具有更低复杂度的排序串行干扰消除算法。该算法利用施密特正交化分解方法,有效地避免了循环矩阵求逆运算,在不降低误比特率性能的情况下,使得检测算法大为简化,其计算复杂度与发射天线数的平方成正比。同时,该算法使排序和检测过程相互独立出来,提高了算法应用的灵活性。     

MIMO无线通信的空间自由度模型

采用本征模式方法研究了多天线无线通信的空间自由度问题。通过求解本征积分方程,得到给定发射区域和接收区域下多天线无线通信系统的本征函数,从而给出了多天线通信的物理限制以及相应的物理解释;通过将无线信道划分为发射天线到发射端近端散射体、发射端近端散射体到接收端近端散射体以及接收端近端散射体到接收天线三部分,提出了一种空间自由度的计算模型,分析了散射体对空间自由度的作用,并对已有模型的结果作出物理解释。     

适于高速无线通信系统的空时分组码组合QAM调制方案

空时分组码 (STBC)利用多输入 多输出 (MIMO)无线通信系统的本质特性 ,通过提供发射天线分集和接收端的信号处理 ,从本质上提高了无线通信系统的容量 ,并以其编译码算法简单的特点获得了广泛关注和应用。在介绍了空时码和多输入 多输出无线通信系统的系统模型后 ,以基本的两天线空时分组码C2 为例给出了其编码和解码算法 ,并基于此提出了适于高速无线通信系统的空时分组编码结合正交调制 (QAM)的通信方案。最后给出了该方案在 16 QAM调制条件下几种典型空时分组码的误符率和误码率的性能仿真结果。结果表明 ,该方案是一种适于高速无线通信系统的优选方案     

Novel antenna selection algorithm based on Tanimoto similarity

A new antenna selection algorithm for multiple input multiple output （MIMO） wireless systems is proposed. The modified Tanimoto coefficient is used to compare the similarity of the rows/columns of the channel matrix. Based on the calculated similarity, the proposed algorithm chooses the antenna subset, which has the maximum product of dissimilarity and Frobenius norm. The proposed algorithm requires low computational complexity as to the optimal selection but with comparative outage capacity and average signal to noise ratio （SNR） performance. It can improve both the outage capacity and the average SNR as compared to random selection. The simulation results are shown to validate our algorithm.     

Hybrid transmit antenna selection and maximal-ratio transmission systems

Maximal-ratio transmission systems with transmit antenna selection is investigated. According to the order statistics of channel fiat fading coefficients, the closed-form expressions are derived for average SNR with any amount of RF chains and average BER with two RF chains, respectively. The algorithm for calculating the minimum of total transmit antennas is presented in terms of reduced RF chains. The method of quantizing transmit precoders is employed in this study to decrease feedback information. Simulation results demonstrate the superiority of the proposed systems under full and quantized transmit precoders. The SNR of the proposed systems has been less degraded by the quantization of transmit precoder than that of pure maximal-ratio transmission systems.     

非合作双基地雷达发射天线扫描调制影响分析

在分析基于非合作脉冲雷达的机会探测系统特殊性的基础上,重点研究了发射天线在方位上机械扫描时,其天线波瓣图调制效应对系统相参处理输出信噪比的影响。为描述天线周期扫描对系统接收信号的调制规律,引入天线归一化场波瓣图的一般表达式,建立了直达波和目标回波信号的数学模型。然后,以理想条件下匹配滤波输出的最大信噪比为参考,推导了系统互相关处理后峰值输出的信噪比损失。最后,仿真分析了直达波和目标回波的信噪比变化对系统相参处理输出的影响,并给出了关于距离单元选择和接收机中频带宽设计的建议。     

分布式相参雷达基线选择与标定误差分析

分布式孔径相参合成雷达一个显著的特点是能够对目标进行收发全相参合成探测,实现能量的最大化利用。要实现对目标的相参探测,单元雷达布站需遵循一定的基线选择准则,分别从回波相关、信号相参、目标分辨和阵面遮挡4个方面给出了雷达基线的选择准则;在此基础上,通过理伦分析和仿真验证得出基线标定误差不会对联合阵列波束指向产生影响,即基线标定误差不会引入角度指向误差;最后分析了阵面指向误差对联合阵列天线方向图和联合天线增益的影响,由于引入了相位差,使得联合阵列天线方向图副瓣电平随着阵面指向误差的增大而逐渐抬升,同时,造成联合天线增益出现损失。     

Channel capacity of multiple-input multiple-output systems with transmit and receive correlation

In order to investigate the impact of channel model parameters on the channel capacity of a multipleinput multiple-output （MIMO） system, a novel method is proposed to explore the channel capacity under Rayleigh fiat fading with correlated transmit and receive antennas. The optimal transmitting direction which can achieve maximum channel capacity is derived using random matrices theory. In addition, the closed-form expression for the channel capacity of MIMO systems is given by utilizing the properties of Wishart distribution when SNR is high. Computer simulation results show that the channel capacity is maximized when the antenna spacing increases to a certain point, and furthermore, the larger the scattering angle is, the more quickly the channel capacity converges to its maximum. At high SNR （〉12 dB）, the estimation of capacity is close to its true wlue. And, when the same array configuration is adopted both at the transmitter and the receiver, the UCA yields higher channel capacity than ULA.     

多用户MIMO系统中结合天线选择的协同差分空时传输方案

针对多用户多入多出(MIMO)系统中存在部分信道估计困难的情况,提出了一种新的协同差分空时传输方案。在此方案中引入了一种简单的自适应放大转发中继协议,该协议在中继节点结合了接收选择合并和发送天线选择,仅需要部分信道状态信息(CSI)。得出了最大似然差分检测方法,分析了系统的成对码字差错概率(PEP)性能。仿真结果显示,在相同收发天线数、功率及频谱效率条件下,所提方案比点对点MIMO系统中的差分传输方案获得了更高的分集增益和更好的误比特率(BER)性能。且在高信噪比情况下,还优于采用相干检测的非协同Alamouti传输方案。     

双基MISO地波雷达中的距离-方位耦合及解耦研究

双基多输入单输出(multiple input single output,MISO)地波雷达采用岸基均匀线阵发射多载频线性调频中断连续波FMICW信号,单根全向天线接收回波信号。由于各发射阵元所用载频不同,目标回波中存在距离-方位耦合。耦合严重时,空时超分辨算法将失效。借鉴比幅单脉冲测角思想,推导了该耦合关系,得到耦合系数以及影响该系数的因素,即阵元发射信号载频与阵元位置。利用遗传算法优化载频选择方案,从而对距离方位解耦以提高测距测角精度。仿真表明通过合理选择阵元发射信号载频可以有效去耦。