MIMO系统中基于GMD方法的矢量预编码设计

针对多输入-多输出(MIMO)通信系统提出了一种基于几何平均分解(GMD)的矢量预编码(VP)设计.该设计是基于THP(Tomlinson-Harashima Precoding)技术的GMD收发机的推广形式.基于GMD方法的联合收发处理构建了等对角的上三角信道,消除了子信道增益问的不平衡.给出了基于迫零(ZF)准则的预编码方案,利用扩展信道得到基于最小均方误差(MMSE)准则的方案.仿真结果表明,该方案具有比现有VP和GMD THP收发机更好的性能.     

鲁棒的基于几何均值分解的矢量预编码算法

针对非理想信道的多输入多输出（MIMO）系统,提出了一种鲁棒的基于几何均值分解方法的矢量预编码算法.利用非理想信道误差矩阵的二阶统计信息,以最小化收发信号的均方误差为准则,求出基于几何均值分解矢量预编码的最优扰动矢量和预编码矩阵.仿真结果表明,该鲁棒算法优于现有的基于几何均值分解矢量预编码算法性能.在高信噪比时,误码率可提高2dB以上.     

基于块对角化的最小均方误差矢量预编码

针对多用户多输入多输出下行链路系统的预编码问题,提出使用块对角化处理获得具有块对角化结构的等价信道矩阵,并基于等价信道推导收发信号的均方误差,通过最小化均方误差分别求解扰动矢量的两个部分,即扩展星座图的扰动矢量和残余干扰矢量,从而获得发射端信号和预编码矩阵.仿真表明,提出方法的误码率性能优于传统的对角化算法、块对角化迫零准则矢量预编码算法、正则块对角化预编码算法及其改进算法.     

基于异步迭代联合收发算法的MIMO PLC安全

为避免电力线通信网的广播特性所带来的信息泄露风险,提出一种基于异步迭代算法的联合收发结构的物理层安全传输策略.在确保窃听者对秘密信号解码的均方误差高于所设定门限值以及发射功率约束的前提下,基于总体均方误差最小化准则,设计了采用异步迭代算法的联合收发机,从而求解出预编码矩阵和解码矩阵.仿真实验表明:在电力线信道环境下,所提出的联合收发方法可恶化窃听者的均方误差性能,使得窃听者安全速率为零,并且保证合法收发对安全速率为正,防止秘密信息被窃听.     

基于非理想信道状态信息的鲁棒矢量预编码设计

在多用户多输入多输出（MIMO）系统中,提出一种适用于非理想信道的鲁棒矢量预编码设计方法.使用非理想信道模型,发射端仅获得部分信道状态信息,即已知信道估计值及信道误差值的一阶和二阶统计量,利用已知的信道条件并最小化收发信号的均方误差,推导出鲁棒的矢量预编码矩阵和扰动矢量.仿真表明,该鲁棒预编码方法比传统方法具有更好的性能.     

基于格拉斯曼流形的多用户大规模混合预编码

针对大规模天线系统采用全数字预编码时,所需射频链的数量较多而导致实现成本和硬件复杂度较高的问题,提出了一种基站端的两级混合预编码方案.该方案以最小化均方误差为准则,设计预编码矩阵的目标函数,并采用基于格拉斯曼流形的共轭梯度算法对目标函数进行求解.仿真结果表明:所提出的混合预编码方法能有效降低硬件实现复杂度,同时性能接近全数字预编码方式.     

802.11ac无线网络下行链路的干扰抑制

在802.11ac无线局域网络中,无线智能设备(WID)需通过无线接入点(AP)连接到网络,下行传输过程中其他AP会对目标WID造成干扰.提出采用基于迭代最小化均方误差干扰对齐算法(IMMSE-IA),抑制其他AP对目标WID的干扰.该方法通过对AP端和WID端分别进行线性预编码和后置编码处理,在最小化均方误差准则和功率限制约束下,得到最优预编码和后置编码.仿真结果表明:本方法在信噪比为5 d B情况下,单位带宽传输速率相对于传统最大化信干噪比算法求得的传输速率增加了1 bit/s.     

新型减格辅助MIMO-OFDM预编码传输机制

MIMO-OFDM架构下提出了收发端均结合减格辅助的传输机制:发送端与接收端分别将减格辅助与THP预编码及QR分解-串行检测相结合,将信道矩阵转化为列近似正交的矩阵,提高了系统的抗噪性能.分析和仿真表明,发送端采用减格辅助THP预编码比传统的基于不同准则QR分解的THP预编码在误码率为10-2时有1~2 dB左右的性能提升,接收端提出的LRA-QRM结合串行干扰对消检测算法相比LRA-MMSE算法有1 dB左右的误码性能提升.      

降低成对差错概率的预编码方法

预编码技术是利用信道状态信息对串/并联转换后信号进行编码的一种方法,其目的是提高系统容量和消除干扰.根据切比雪夫定理,构建一个满秩范德蒙预编码矩阵,通过求解欧式几何距离对误差的期望值,使得该矩阵不依赖调制方式.降低差错概率的预编码方法具有以下优势:(1)获得最大的分集增益且不依赖调制方式;(2)达到最小化成对误差概率,不改变现有系统结构;(3)编码的复杂度较低.预编码方法仿真实验结果表明:构建的预编码矩阵在满足约束条件下,成对差错概率达到最小,系统误码率降低,编码增益提高,这种预编码技术明显优于其他方法.     

滤波多音调制中的预编码性能研究

提出滤波多音调制(FMT)中的一种分数间隔预编码技术,给出了基于最小均方误差准则(MMSE)的分数间隔子信道滤波器设计．这样的设计方法保证了子信道间的正交性,而且其结构也比较简单．在无线传输环境下对FMT中的判决反馈均衡和预编码做了仿真实验,并比较了两者的性能．     

Joint Source and Relay Precoding/Beamforming Algorithm for OFDM Multi-user Cooperative Relay Systems

In order to reduce the feedback load of multi-user orthogonal frequency division multiplexing （ OFDM ） -based wireless systems, a practiral limited bits feedback precoding algorithm is proposed with direct source-destination link based on amplify-and- forward cooperative relay network under frequency selective fading channels. Using joint minimum mean square error（MMSE） filter, the receiving decoding matrix is designed for each user in the paper. Source precoding （beamforming） matrix is optimized with convex function of weight mean square error （MSE）. Relay precoding matrix is obtained under MSE decomposition and convex optimization. The precoding matrix index is fed back for clustered subcarrier of OFDM with limited feedback. Then using interpolation algorithm, all precoding matrices are achieved at base station （BS） and relay nodes. Simulations indicate the effectiveness of the proposed limited feedback joint precoding and beam_formlng design. The proposed method can improve bit error rate （BER） performance and obtain better sum-rate performance in contrast to existing algorithms. It displays the BER performance is close to that of the unquantified precoding feedback method.     

Linear Precoding Design for MIMO-PLC Systems

In this paper, we consider the design of linear precoding in Multiple Input Multiple Output(MIMO) Power Line Communication(PLC) systems with finite-alphabet input. First, we derive mutual information of MIMO-PLC systems with impulsive noise. Considering the non-concavity of the objective function and the low-cost requirement of PLC systems, we choose the lower bound of the mutual information as the objective function. Subsequently,we propose a novel approach to design the precoding scheme to reduce computational complexity. Specifically,our work primarily includes the following two contributions:(1) We design the right unitary matrix that is a product of two fixed unitary matrices, which only depends on the modulation mode. Hence, the results can be saved and require less computations.(2) For the power allocation matrix, we first reduce the space of power allocation using constraints of the optimal power allocation policy. Consequently, we propose a non-linear search method to obtain the optimal power allocation in small space. In regards to the computational complexity of the analysis, we conclude that the proposed precoding matrix design scheme has low complexity and is easy to implement. Moreover, the numerical results are proven to demonstrate the performance of the proposed precoding design scheme.     

结合接收波束成形的Tomlinson-Harashima预编码方法

给出了一种利用Tomlinson-Harashima预编码(Tomlinson-Harashima precoding,THP)结合接收波束成形的多用户多输入多输出系统的广播信道预编码方案。当移动台有多个接收天线时,基站采用迫零Tomlinson-Harashima预编码(zero-forcing THP,ZF-THP)消除多用户间干扰,同时每个移动台利用接收波束成形保证系统拥有最大和容量。进而分析了预编码时QR分解的2种最佳的排序方法,揭示出ZF-THP系统存在和容量最大和误码性能最优不能兼顾的问题,而提出方案作为一种有效折衷,比传统的未排序的ZF-THP系统具有更高的和容量与更好的误码率性能。     

一种新的非线性预编码算法

为解决传统模代数预编码算法在信道条件不好时误码率高的问题,提出了将格点减少技术与模代数算法相结合的新的非线性预编码算法.该算法利用格点减少技术对实际信道矩阵进行正交处理,以提升系统的整体误码性能及保证用户间的公平性.仿真结果表明,该算法能够明显地改善系统的误码性能,且随着信噪比的提高,该算法的性能也逐渐提升.     

Optimal Multipoint-to-Multipoint Transceiver Design with Massive MIMO Relay Station in OFDM Systems

Based on massive MIMO(multiple-input multiple-output)multipoint-to-multipoint(M2M) systems,in order to avoid pilot contamination and improve the performance of capacity,a pilot training transmission scheme was designed for pilot decontamination by utilizing orthogonal subcarriers of OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) during pilot transmission phase and a joint optimized transceiver design for multi-antenna user pairs was proposed during the data transmission phase.The massive M2 M system included a single relay station,multiple paired source nodes and destination nodes.Source nodes precoding matrices and relay station precoding matrix were jointly optimized by maximizing the weighted sum-rate in OFDM systems.After some mathematical manipulation to sum-rate,the cost function of sum-rate was expressed as quadratic optimizing expressions which could be solved by regular convex optimization softwares.Different from existing algorithms,the proposed precoding design was based on massive MIMO OFDM systems with multi-antenna users pairs together pilot decontamination transmission arrangement.Simulations indicate the effectiveness of the proposed optimal precoding system.The proposed scheme not only can reduce pilot contamination,but also can improve performance of bit-error-rate(BER) as well as sumrate contrast to existing algorithms.In addition,it shows that the proposed M2 M massive MIMO system works steadily when the number of users increases in large scale.     

基于遗传算法的OFDM系统导频设计

针对OFDM系统中虚载波破坏等间隔等功率导频最优性的情况,采用遗传算法设计了OFDM系统的导频信号.在给定导频个数的情况下,首先推导了最小二乘准则下信道估计均方误差(MSE)的一个上界,然后将其作为遗传算法的适应度函数,对导频的位置和功率进行优化.该适应度函数可有效逼近信道估计的MSE,且无需矩阵求逆运算.仿真结果表明:给定导频功率,导频位置的选取对MSE的影响较大;给定导频位置,导频功率对MSE的影响则相对较小;采用所提出算法设计的导频信号优于等间隔等功率的导频信号.     

多用户多输入多输出-正交频分复用系统的一种子信道分配方案

针对多用户多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统的下行链路,基于脏纸编码(DPC)和线性接收机,提出了一种简单的子信道分配方案.每个子载波上,各用户以其信道矩阵左奇异向量作为接收机;发射机已知所有用户的信道信息,通过贪婪DPC预编码,分配空间子信道;然后,根据各子信道增益进行注水功率分配获得最大的和速率信道容量.仿真表明,该方法可以实现接近Sato界的信道容量.     

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.