多用户MIMO系统中连续块对角化预编码算法

块对角化(BD)预编码是多用户MIMO(MU-MIMO)系统下行链路中广泛采用的线性预编码方案.当用户有多路数据流时,传统的BD预编码存在数据流间等效信道增益不平衡的问题.该文基于BD预编码算法,提出连续BD预编码(SBD)算法.新算法考虑天线间干扰提出新的干扰矩阵构造方法,连续地计算每根接收天线所对应的预编码矩阵.SBD预编码减小了由BD预编码引起的每个用户多路数据流之间有效信道增益的差距,提高了用户的平均误码性能.发射机采用空间分集的发送策略时,接收端进行合并,与BD算法相比,能够获得更多的分集增益.计算机仿真表明,在{2,2}×4的MU-MIMO系统中,当误码率为10~(-3)时,所提算法与现有BD算法相比,获得约2dB的性能增益.     

反馈受限的多用户MIMO下行链路预编码算法研究

在上行链路反馈受限的MIMO信道系统中,通过最大化反馈的信道质量信息可以获得相关门限阈值。现有研究在提高用户和速率方面已达到较好效果,但同时也提高了算法复杂度。为了在不损失多用户分集增益的前提下降低反馈开销,提出一种基于门限的次优下行链路预编码方案。在反馈信道方向信息(CDI)和信道质量信息(CQI)的基础上,应用迫零波束成形(ZFBF)算法进行预编码。实验结果表明,该算法在保证较高和速率的同时有效降低了计算复杂度。     

反馈受限的多用户多输入多输出下行链路预编码算法研究

在上行链路反馈受限的MIMO信道系统中,通过最大化反馈的信道质量信息可以获得相关门限阈值。现有研究在提高用户和速率方面已达到较好效果,但同时也提高了算法复杂度。为了在不损失多用户分集增益的前提下降低反馈开销,提出一种基于门限的次优下行链路预编码方案,在反馈信道方向信息(CDI)和信道质量信息(CQI)的基础上,应用迫零波束成形(ZFBF)算法进行预编码。实验结果表明,该算法在保证较高和速率的同时有效降低了计算复杂度。     

基于多用户分集的信道容量分析

为了研究多输入多输出系统(M IMO)中多用户分集的信道容量,在统一的系统容量模型下,使用理论推导和数值仿真,详细推导了多用户分集信道容量模型及其增益的来源,分析了在归一化最大调度下的信道容量的上下界,阐述了资源调度和功率分配对信道容量的影响,指出了空间分集与多用户分集的联合对系统容量的影响。结果表明,用户个数、发送天线的个数、接收天线的个数、资源调度方法、功率分配方案、空间分集和多用户分集的联合方式等,都对多用户分集系统的容量有着不同程度的影响。只有综合考虑各种因素,才能最大限度地获得多用户分集增益,否则可能得到相反的效果。     

一种基于优化阈值的有限反馈预编码算法

在上行链路总反馈量受限的多用户MIMO系统中,小数量用户配合高速率反馈比大数量用户配合低速率反馈具有更优的和速率.但较少的用户反馈却不利于获得多用户分集.针对该问题,提出了一种基于优化阈值的用户选择算法,并根据最优反馈速率从选出用户中确定实施反馈的用户.在用户反馈的信道方向信息和信道质量信息基础上,利用迫零波束成形(ZFBF)算法进行预编码.仿真结果表明,该方案具有比最优反馈速率算法更高的和速率.     

基于网络编码的协同多用户接入协议

研究了半双工系统协同多用户接入协议中的用户节点协同工作方式以及基站的多用户信号检测和处理方式.提出了基于网络编码的协同多用户接入协议,由中继节点对各用户节点发送的信号进行网络编码传输,基站端对接收到的所有用户节点和中继节点传输的信号进行联合迭代网络译码,进而恢复出所有用户的信息.理论分析和仿真结果表明,通过网络编码系统的处理不仅能获得分集增益,同时还能获得编码增益.显著地提高了系统的性能,另外,编码的码长可变使得用户数目的扩展方便.且对于不同的用户数可保持相同的编码码率.     

时延约束多载波系统中多用户分集性能

多用户分集是最近多用户信息理论确定的无线通信网络中固有的分集方式，它在不考虑单独用户数据速率和时延约束情况下可以达到系统容量最大化。为此，提出一种用于多载波系统的基于并行无线调度策略和注水算法，并满足明确服务质量参数约束的多用户分集算法，分析了时延约束条件下多载波系统中多用户分集性能。仿真结果表明，算法相对固定分配资源和单用户最优资源分配的多载波系统可以获得显著的系统容量增益。     

一种新的基于码本设计的MIMO系统预编码方法

针对多输入多输出系统基于码本的预编码反馈开销与性能的矛盾,提出了一种新的基于码本设计的预编码方案,在传统码本设计中引入分集概念,通过空间分集的增益来改善码本矩阵的性能,并进一步在预编码实现中增加了预编码补偿单元.最后在4×4天线模式下对该算法进行了性能仿真和对比,仿真结果表明,在不增加任何开销的情况下,所提方案较传统的预编码方案大约有1～2 dB的性能改善.     

具有等增益子信道的MIMO多用户分集系统性能分析

针对收发两端已知信道状态信息的多用户多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统,研究基于几何均值分解(GMD)的MIMO多用户分集性能.该算法将基站和用户之间的MIMO信道分解为等增益的并行子信道,其自适应编码调制的复杂度低.借助Wishart随机矩阵理论导出多用户平均容量表达式,所得的表达式简洁、易于计算.研究表明,当参与调度的用户数足够多时,系统随着天线数的增加而获得的容量增益随用户数的增长而趋于饱和.     

基于有限反馈MIMO下行多用户调度算法

针对基于有限反馈ZF预编码的MIMO多用户下行系统,提出了一种用户较少情况下的低复杂度调度算法.本算法以系统吞吐量的下限为目标函数,通过吞吐量下限最大化的办法选择用户,使系统获得多用户分集增益,从而增加了系统吞吐量.同时为了解决总反馈量随用户数线性增加的问题,提出了基于门限反馈的办法降低总的反馈速率.仿真结果表明：本算...     

一种低解码复杂度的全分集全码率空时编码

针对Beyond 3G MIMO系统下行链路中发射天线数大于接收天线数的特点,通过构造码字结构,根据编码增益的表达式,得到具有高编码增益的参数,提出了一种适合于4根发射天线、具有低解码复杂度的全分集全码率空时编码方法.该方法具有编码增益高、误码性能好和解码复杂度低等优点.仿真结果表明,与传统的空时编码方案,如酉空时码、空时分组编码和全分集全码率空时编码方法相比,新编码方法具有很好的误码性能,同时具有很低的解码复杂度.     

基于虚拟子阵列的多用户大规模MIMO混合预编码

为了在多用户大规模多入多出系统中获得更高空间分集增益,提出一种基于虚拟子阵列的部分连接结构模数混合预编码方案.此方案允许射频链路动态连接发射天线.首先通过提取空口信道的共轭相位设计模拟预编码矩阵,并提出逐元最大化虚拟子阵列增益算法以获得更大模拟预编码增益,然后对等效信道实施迫零数字预编码.仿真结果表明,Rayleigh衰落信道中所提虚拟子阵列方案比传统的部分连接结构方案能取得更高的频谱效率,且对相位量化误差不敏感.     

无线通信系统中的下行多用户MIMO传输策略比较

多天线处理技术是下一代无线通信系统中的一种重要技术,通过在发送端和接收端配置多根天线可以有效的改善系统容量.目前存在多种下行多用户多天线传输方案,如ZF-DPC,BD和ZFBF.从复杂度和系统性能角度考虑,对多用户MIMO传输方案进行了分析和比较.分析了不同发射方案的和速率和功率分配.通过仿真,验证和比较了不同方案的和速率性能、多用户分集特性及可支持的最优用户数特性.     

全负载场景中最优调度算法长时平均性能分析

首先分析了全负载场景中轮询调度、最大速率调度、比例公平调度和速率累积分布调度这4种常用调度算法.结果显示,速率累积分布调度在保证公平的基础上可以得到最好的效率,是4种调度算法中的最优算法.然后采用概率推导法给出了该调度算法的长时平均性能分析,即以轮询调度为比较基准的多用户分集增益的理论推导.该分集增益可通过短时统计结果预测长时平均性能,且可适用于任意实际场景.计算机仿真结果验证了对于该调度算法所产生的多用户分集增益理论分析的准确性,理论分析结果与实际调度结果的误差低于0.1%.     

分层异构网下的虚拟协作MIMO-STC编码研究

针对移动通信系统中,各单天线用户终端在协作过程中存在的由于用户个数动态变化而导致协作通信无法进行有效空时编码的问题,提出一种新的基于分层异构网络上的不同层之间的协作虚拟多输入多输出空时编码方案(multiple input multiple output space-time coding,MIMO-STC),即由多用户环境中的单天线移动终端共享彼此天线构成一个虚拟多发多收天线阵列,并结合线性弥散空时码编码理论,实现不同层用户簇间的可靠通信.该编码方案能够根据发送簇和接收簇中协作用户个数的具体情况灵活编码,提高分集增益和误码性能.仿真结果表明:采用弥散空时编码方案的虚拟协作通信系统能够有效对抗Raleigh信道下的多径衰落效应,提高系统性能.     

一种低复杂度的基于加权速率和最大化的多用户MIMO系统调度算法

针对多用户多输入多输出系统中,基于脏纸编码的迭代注水算法加权速率和最大化复杂度很高的问题,提出了一种基于迫零 脏纸编码的低复杂度多用户资源调度算法.该算法在发射功率限制条件下,结合功率分配和多用户调度,根据信道状态信息构造用户选择参量,依次选择用户.由于只需要有限次循环,同时根据用户摒弃准则去除了信道状态不好的用户,从而降低了复杂度.仿真结果表明, 所提出的算法与迭代注水算法相比,在相同的仿真条件下,可以获得后者90%以上的加权速率和,随着用户数的增加,加权速率和性能趋向于后者,同时复杂度由与用户数的平方成正比降到了与用户数成正比.     

基于复合权的多用户STC联合波束形成技术

为克服基于特征值分解（EVD）的空时编码（STC）联合波束形成技术在多用户干扰系统中性能的恶化，该文提出了1种卷积复合权结构，将发射波束等效为2个分别具有不同功能的子波束的相乘叠加，实现空时编码在空间分集上的技术优势与波束形成在加强期望信号和干扰抑制特性的最优组合，在获得空时编码空间分集增益与波束形成的阵列增益同时，实现对其它用户干扰的零陷抑制。仿真结果表明，基于复合权的联合空时编码与波束形成方案与传统基于特征值分解的联合方案相比，系统可靠性和系统容量都有显著的提高。     

基于SLNR的MU-MIMO系统预编码和用户调度算法研究

在MU-MIMO通信系统中,允许多个用户在相同的频率和时隙上进行通信,可以有效增大系统吞吐量、提高系统性能,如何设计高效的预编码方案和用户调度方案以减少用户间的干扰是MU-MIMO系统面临的主要问题之一。本文首先利用最小均方误差方法的改进信道矩阵来有效减少估计信道误差的影响,提出了一种基于信漏噪比(SLNR)的MU-MIMO系统预编码方案;在此基础上,针对传统的贪婪用户调度算法复杂度过高的特点,提出一种基于SLNR准则的低复杂度的用户调度方案。通过仿真分析,提出的预编码方案能够有效降低系统误码率,用户调度方案有效降低了算法计算复杂度。     

MC—CDMA系统中分集接收的改进AFSA多用户检测

文章在多载波码分多址（MC—CDMA）系统上行链路的频率选择性信道中,提出了一种使用多天线分集接收的基于改进人工鱼群算法（AFSA）的多用户检测（MUD）方案。为了解决多目标问题,考虑针对不同天线分支代价函数根据Pareto优化准则进行个体选择,使改进后的鱼群算法具有选择行为和交叉行为,同时也独立利用不同天线分支信号携带的有用信息。仿真结果表明,在相同计算复杂度下,基于Pareto优化准则的个体选择机制AFSA—MUD的误码率（BER）性能要远远优于基于代价函数线性合并的个体选择机制;通过与单用户和最优检测仿真结果比较也表明,基于该策略的改进人工鱼群算法的多用户检测是有效的。     

MIMO系统中基于TH预编码的多用户空间复用方案

Tomlinson-Harashima(TH)预编码是一种非线性串行预均衡技术.为了优化多输入多输出(MIMO)系统中的多用户空间复用策略以获取更大的系统容量,提出一种基于TH预编码的多用户空间复用方案.在该方案中,接收端进行波束成形,发送端通过TH预编码进行用户间干扰抑制,同时采用层间轮换的用户调度机制.理论分析和仿真结果均表明,与传统的基于奇异值分解(SVD)的单用户空间复用和基于线性迫零(ZF)的多用户空间复用相比,该方案能获得更大的等效信道增益和系统容量,且兼顾用户间的公平性.