多入多出超宽带信道建模与仿真

在IEEE802.15.3a超宽带(UWB)信道模型的基础上,利用平行波近似理论,根据天线阵列的结构和多径的传播方向,提出了一种新的多入多出(MIMO)超宽带统计信道模型。各个子信道的多径幅度、相位和波达时间被引入了信道模型。子信道的信道特征参数满足超宽带信道的特征。实际测量的统计结果表明,波离角(AOD)和波达角(AOA)服从拉普拉斯分布。空间相关性、信道容量和天线间距、角度扩展之间的关系表明,该信道模型满足实际的空间相关统计特性。该模型对MIMOUWB系统的研究具有重要意义。     

基于几何的V2V三维MIMO信道建模及统计特性分析

为准确刻画复杂无线通信场景下车对车多输入多输出信道特征, 结合双圆柱模型和椭球模型, 提出一种改进的三维基于几何随机信道模型, 并推导了仿真模型。该模型综合考虑环境中移动和静止有效散射体的分布, 能够体现各种实际场景中散射体分布形式、天线阵列排列方式及车流量密度对空时相关函数、多普勒功率谱密度等信道统计特性的影响。仿真结果表明, 该参考模型扩展了基于几何的车对车信道建模方法, 可服务于车联网环境下车载无线通信系统的设计和性能分析; 同时验证了仿真模型的准确性。     

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。     

一种基于信道外推的预编码方法

为了解决多天线(multiple input multiple output, MIMO)系统中因反馈延时带来的预编码码字和信道之间不匹配问题,提出了一种基于信道预测的预编码方法。该方法通过当前时刻和之前两个时刻的信道,利用外推方法,预测未来时刻的信道,使用预测信道,选择预编码码字并反馈到发送端,以补偿反馈延时的影响。仿真结果表明,该方法有效地减小了反馈延时带来的性能损失。     

注意力机制CNN的毫米波大规模MIMO系统信道估计算法

在室外光线追踪通信场景下, 针对毫米波大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)信道具有稀疏特性、系统受噪声因素影响导致信道估计精度低的问题, 提出一种基于图像去噪的注意力机制卷积神经网络信道估计方法。首先, 设定参数产生模拟真实环境的数据集, 将所产生的信道矩阵看作二维图像。然后, 构建注意力机制网络以增强图像中噪声特征的显著性, 并将注意力机制网络嵌入卷积神经网络中进行特征融合。最后, 通过网络模型提取噪声并得到去噪的图像, 即估计信道矩阵。仿真结果表明, 与最小二乘法(least square, LS)、最小均方误差(minimum mean square error, MMSE)、卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)和去噪CNN (denoising CNN, DnCNN)算法相比, 所提出的Attention-CNN方法信道估计精度平均提升约1.86 dB。     

OFDM技术在无人机通信中的仿真研究

描述了一种无人机通信信道模型。该模型由：视行分量;反射分量;散射分量三部分组成。根据已证实的测量结果和经验数据,给出了典型仿真值。对OFDM在无人机的3个主要状态下的误码率性能进行了仿真,并与OQPSK作了比较。仿真结果表明OFDM能有效克服由多径信道引起的码间干扰,比传统的单载波传输技术更适合无人机通信信道。     

可重构智能面辅助的低精度量化大规模MIMO系统的信道估计

针对可重构智能面辅助的低精度量化的大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中信道估计问题进行了研究。该系统的信道估计难点在于可重构智能面由近无源反射天线构成, 没有基带信号处理能力。系统观测值通过低精度的模数转换器量化使信道估计问题变得更富挑战性。本文基于基站-可重构智能面-用户的级联信道推导出等效信道, 并证明在虚拟角域上，该有效信道是结构稀疏信号。提出了基于期望最大化的近邻学习广义近似消息传递算法，从低精度量化的观测值中恢复等效信道。仿真结果表明所提出算法比传统算法具有更好的性能表现。     

多接收天线下空时分组码解码算法的研究

针对时变瑞利衰落信道,提出多接收天线下两种新的空时分组码解码算法。由于多普勒频移和载频偏移,引起信道的时间选择性衰落,信道时间选择性衰落引起发送天线间互干扰(intertransmit antennas interfer-ence,ITAI)。所提方案中信道用一阶自回归模型建立,在多接收天线时,通过分集增益合并(diversity advantagecombiner,DAC)后,采用约束置零或cholesky分解的方法移除发送天线间互干扰。最后针对不同变化系数的衰落信道给出计算机仿真结果,结果表明提出的方案表现出了更好的性能。     

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。     

大规模MIMO系统中分布式压缩感知LMMSE信道估计

大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中，信道估计算法复杂度随着基站侧天线数量的增加而急剧增加, 针对需要在信道估计算法复杂度与算法性能之间进行折中的问题，提出分布式压缩感知线性最小均方误差(distributed compressed sensing linear minimum mean square error, DCS-LMMSE)算法。该算法利用信道的空时共稀疏性, 首先根据先验支撑集信息将接收信号分为密集部分和稀疏部分, 然后分别采用不同的算法进行初始信道估计, 最后采用奇异值分解代替信道相关矩阵求逆进一步降低DCS-LMMSE算法复杂度。所提算法与传统线性最小均方误差算法相比明显地降低了计算复杂度。仿真结果表明, 所提算法与纯压缩感知稀疏信道估计算法相比具有更好的性能。     

基于几何统计的无人机信道模型及硬件模拟

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)通信信号三维空间传播特点,提出了基于多圆柱体的非平稳几何统计模型(geometry-based stochastic channel model, GSCM),该模型通过引入天线位置变换矩阵,可支持UAV〖JP2〗和地面移动端(mobile terminal,MT)任意三维移动轨迹。在此基础上,构建了适合硬件模拟实现的离散化模型,并设计实现了模拟时变信道特性的随机簇生灭算法,以及基于线性调频叠加原理的非平稳衰落模拟方法。硬件实测结果表明,本文信道模拟器输出的衰落幅值分布、时延功率谱和多普勒功率谱等统计特性与理论结果比较吻合,有效复现了信道时变衰落、多径时延、多径功率和多普勒频率随着UAV的位置和速度变化而变化的过程。     

Equivalent Joint Space-Time Multiuser Detection for Uplink ISI-Corrupted Multicarrier CDMA Systems with Arbitrary Antenna Arrays

The multicarrier code division multiple access (MC-CDMA) systems without cyclic prefix (CP) hold a fine spectral efficiency though they are unavoidably corrupted by the intersymbol interference (ISI) over the finite impulse response (FIR) channel. We call MC-CDMA systems without CP the ISI-corrupted MC-CDMA systems in some sense. Considering the fact that combining antenna arrays with so-called ISI-corrupted MC-CDMA systems is advantageous in suppressing cochannel interference in cellular communication systems, this paper investigates ISI-corrupted MC-CDMA systems with base station antenna arrays. Joint space-time multiuser detection (MUD) schemes for DS-CDMA systems with antenna arrays have drawn much attention recently. Based upon them, we can derive the equivalent joint spatial-temporal MUD scheme for ISI-corrupted MC-CDMA systems with antenna arrays. In order to achieve this goal, an equivalent space-time estimation method of uplink vector channel is first derived for the ISI-corrupted MC-CDMA syste     

矿井巷道的MIMO无线信道建模与性能仿真

矿井巷道电波传播环境非常复杂,建立MIMO无线信道模型有助于将无线通信技术应用到煤矿井下。针对矿井巷道中MIMO无线传输环境,提出一种随机独立的MIMO信道,然后根据矿井巷道的富散射环境,对该信道矩阵进行修正,建立了两种空间相关的MIMO信道模型。文章对包含完全独立路径的瑞利信道模型的奇异值和信道容量进行了分析比较,并对不同信道模型下的系统性能进行了仿真。仿真结果与文献的实测结果对比说明建立的模型不失一般性。

Abstract：

The radio propagation situation is very complex in mine laneway,so it is important to establish an efficient MIMO channel model for applying wireless communication technology to coal underground.A stochastic MIMO channel model was proposed firstly based on wireless propagation environment in mine tunnel,and then two spatial correlative channel models were established through correcting channel matrices based on abundant scatter environment.The singular values and the channel capacity obtained with a Rayleigh channel model were compared,and system performance of different channel models were simulated.The simulation results indicate that the established channel models are feasible by comparing with measurements results.     

互耦效应对MIMO/SA多天线系统信道容量的影响

多输入多输出/智能天线（multiple input multiple output/smart antenna, MIMO/SA）系统是4G的关键技术之一,多天线的互耦效应是影响MIMO/SA多天线系统性能的主要问题。建立了MIMO与SA相结合的多天线系统模型,推导了互耦效应影响下空间相关系数和信道容量的表达式|通过电磁场数值计算和蒙特卡罗方法仿真MIMO/SA多天线系统的各态历经信道容量。结果表明：在典型的角度谱分布下改变天线间距,考虑互耦效应的信道容量围绕无互耦效应时的信道容量上下振荡|基站天线阵列间距增大信道容量持续增大,移动台天线阵列间距增大到0.5倍波长后信道容量基本保持不变|互耦效应增大信道的空域相关性,从而降低信道容量。     

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.     

信道参数对多天线OFDM系统的性能影响

讨论了在波束成形的多天线OFDM系统中信道反馈时延和多普勒频移所带来的信道估计误差对通信性能的影响。将信道估计误差等价为与信道参数相关的随机变量并通过Q函数的等效定义和OFDM系统中各子信道的同分步特性,推导出了多天线的OFDM系统误码率受信道反馈时延和多普勒频移影响的闭合表达式,同时仿真给出了三个发射天线、三个接收天线下的不同反馈时延和多普勒频移对通信误码率的影响,可为时变信道下的多天线OFDM系统设计提供参考。     

多天线OFDM系统的线性优化

从Jakes信道模型出发,用KKT优化方法,从信道部分特性已知的情况推导了多天线OFDM系统中发射机与接收机的线性最优化设计问题。仿真比较了多天线OFDM系统的各个子载波之间采用合作的线性优化与非合作的线性优化两种方法在不同最大多普勒频移和反馈时延下发送符号的均方误差。仿真结果表明,当信道特性部分已知时,子载波之间合作的线性优化较之非合作的线性优化有更小的均方误差。可为存在反馈时延的多天线OFDM系统设计提供指导