分布式无线通信系统下行功率分配策略

为了提高分布式无线通信系统(DWCS)的频谱效率,提出了一种下行功率分配算法。该算法仅要求发送端确知大尺度信道状态信息,具有较低的复杂度,易于实现。为了对比该算法的性能,引入小尺度信道状态信息的影响,研究了发送端确知全部信道状态信息时的最优功率分配算法。仿真结果表明:所提算法极大地提高了DWCS系统的频谱效率;另外,在DWCS系统中大尺度信道状态信息是影响功率分配算法性能的主要因素,小尺度信道状态信息的作用不明显,这也正体现了DWCS的实用化优势。     

不完全信道状态信息条件下Turbo-BLAST系统中注水天线选择和功率分配算法

该文针对信道估计有误差情况,在不完全信道状态信息条件下提出了一种适用于Tur-bo-BLAST系统的天线选择和功率分配算法,发送端在总功率约束条件下,依据信道状态信息进行发送天线选择,并对选择的天线进行注水功率分配,以获得最大化信道容量.在接收端,采用Turbo原理对接收信号进行迭代检测,以改善系统的误比特率性能.仿真结果表明,采用所提算法不仅可以显著提高系统的信道容量,误比特率性能也有所改善.     

分布式天线系统中基于大尺度信道信息的功耗优化

为了在实际应用中降低分布式天线系统(distributed antenna system,DAS)的功耗,实现绿色移动通信的目标,该文研究了在同时包括传输功耗和电路功耗的实际功耗模型下,发送端仅知大尺度信道状态信息时的下行DAS系统的总功耗优化问题。采取了联合发送天线选择和功率分配方案,然后将原问题分解为一系列可用有效算法求解的子问题,最后在此基础上提出了一种低复杂度的联合排序选择和功率分配算法。仿真结果表明:所提算法在满足用户遍历容量需求时,可以使系统总功耗得到显著降低。该方案可以用较低的系统开销,实现DAS的实用性能提升。     

基于信道衰落相关矩阵的自适应多天线技术

为了在满足目标频谱效率和目标误码率前提下减小多天线系统的发送功率,针对采用线性接收机的无编码空间复用系统,提出了一种发送天线选择及速率(调制方式)分配、功率分配准则。该准则利用了信道衰落的空间相关矩阵,以各子码流的误码率为约束条件,对发送功率进行优化。仿真结果表明:该准则相比于目前已有的天线集合及调制方式选择准则有2 dB的信噪比增益。给出了逼近该准则性能的简化算法,该算法在很大范围内能达到穷举搜索的性能。     

多输入多输出单载波频分多址系统的鲁棒波束赋形算法

针对多输入多输出(MIMO)单载波频分多址(SC-FDMA)系统中现有波束赋形算法在非理想信道状态信息下性能下降以及对信道信息误差敏感的问题,提出了一种鲁棒波束赋形算法。该算法利用谱范数对信道状态信息误差进行建模,并基于均方误差和准则将波束赋形优化问题建模为一个极小极大化问题,然后利用优超理论以及奇异值不等式理论证明该优化问题的鞍点特性并得出最优的波束赋形结构,最后利用凸优化得到最优的功率分配算法。仿真结果表明:与非鲁棒波束赋形和等功率分配算法相比,该鲁棒波束赋形算法在误码率以及频谱效率方面都能获得更好的性能,信道状态信息误差增大时,该鲁棒波束赋形算法与非鲁棒波束赋形算法相比在高信噪比时误码率性能约有1dB增益,频谱效率约提升6%。     

一种适用于Turbo BLAST系统的自适应功率分配算法

将自适应发送功率分配技术用于Turbo-BLAST(turbo-bell labs layered space-time)系统,提出了一种适用于Turbo-BLAST系统的自适应功率分配算法,给出了在完全信道状态信息条件下以最小化系统误比特率为目标的的最佳功率分配算法.发送端在部率约束条件下,利用自适应功率分配算法对发送信号进行功率加载,在接收端则利用基于最小均方误(minimum mean square error,MMSE)的软件干扰抵消Turbo-BLAST迭代检测算法对接收信号进行检测,以进一步改善系统的误比特率性能.仿真结果表明,和等功率情况相比,所提算法可以显著降低系统的误比特率.     

移动衰落信道中的自适应OFDM调制

在宽带移动OFDM(正交频分复用)系统中,不同的子信道经受不同的信道衰落,具有不同的传输能力。若采用固定速率调制方案,信道容量和发送功率未能获得充分应用。自适应调制技术能充分利用信道容量和信号功率,满足不同传输速率和服务质量的要求。研究了一种适用于宽带移动OFDM系统的自适应算法。在平均发送功率不变条件下,算法根据子信道的衰落特性,自适应地分配子信道中数据比特,选择不同的信号星座和发送功率,使得系统的功率和频谱效率达到最佳。首先推导了在平均发送功率受限条件下,瑞利衰落信道中最大频谱效率;其次,分析了在给定误比特率(BER)条件下,采用连续功率、连续星座MQAM(多进制正交幅度调制信号)调制的最大功率频谱效率,在此基础上提出适用于实际系统的离散功率、离散星座MQAM调制算法;最后进一步优化系统的功率密度谱。计算机模拟表明:该算法能明显地提高移动OFDM系统的频谱效率。     

频谱共享系统中基于大尺度信道状态信息的资源优化

在基于分布式天线的频谱共享系统(DSSS)中,信道分配和天线选择优化是提升系统性能的重要手段。为了有效控制资源优化的系统开销,研究基于大尺度信道状态信息的联合信道分配和天线选择方法。以次用户的和速率为优化目标建立了优化问题模型,通过变量松弛将整数规划问题转化为线性规划问题求解,降低了复杂度。仿真结果表明:仅仅依靠大尺度信道状态信息仍能够显著提升系统的和速率性能。在实际应用中,系统开销严格受限,该方法为折中系统开销与性能增益提供了有效途径。     

非完全信道下认知中继网络中断概率及功率分配

基于最大信道增益的中继选择方法,分析了在不完全信道状态信息（CSI,channel state information）和受主用户干扰情况下认知中继网络的中断概率;进一步提出了在主用户干扰约束和保证认知用户服务质量（QoS,quality of service）条件下最大化认知中继网络频谱效率的数学优化模型,利用拉格朗日对偶松弛法获得了该优化问题的解,在保证主用户传输性能不受影响的前提下,提高了认知中继网络的频谱效率。仿真结果表明该文提出的功率分配方案与等功率分配方案相比提高了性能增益。同时表明在非完全信道条件下获得的频谱效率与完全信道条件下的频谱效率近似,但减少了系统信息的反馈量和实现的复杂度,有利于该方案的工程应用。     

多天线自适应OFDM系统

自适应OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统根据信道情况自适应地分配各个子载波发送的比特和功率,在频率选择性衰落信道条件下,它比传统的OFDM系统有更好的误比特性能。将自适应OFDM系统与MIMO(Multiple-input Multiple-output)技术相结合,并充分利用发送端知道信道信息的条件,提出了一种多天线自适应OFDM系统,仿真结果表明,该系统与没有采用自适应算法的多天线OFDM系统相比,误比特性能有了显著提高。     

协作系统中联合功率分配和自适应多电平正交幅度调制算法

基于瑞利衰落的单源单宿多中继译码转发（Decode-and-Forward, DF）协作系统,提出了一种联合功率分配和自适应多电平正交幅度调制（M Quadrature Amplitude Modulation, M-QAM）算法.推导出了在高信噪比下系统误符号率（Symbol error ratio, SER）的紧密上界闭式表达式,并在给定系统SER的条件下,得到最小化SER的功率次优分配和实现M QAM自适应速率控制的联合算法.该联合算法仅需要在发送端获得信道统计状态信息（Channel Statistic State Information,CSSI）,从而避免了系统信道瞬时状态信息交互的开销.实验仿真表明,在高信噪比下,推导的闭式表达式逼近蒙特卡罗实验结果,提出的联合算法带来了性能增益.     

一种WSN中能量有效的分布式检测和功率分配算法

针对并行估计结构的无线传感器网络,讨论了无线传感器网络中的分布式估计问题,提出了一种能量有效的分布式估计算法,并对相应的功率分配问题进行了阐述。系统对于同一观测目标采用多发送单接收模式,由汇聚中心依据观测区域内的所有传感器节点发送的信息对观测对象做出估计,该算法基于LMMSE准则,考虑总能量受限和各支路信道状态信息两方面的因素,在满足一定系统性能要求的前提下,选定部分节点作为活动节点传输数据,并参与相应的功率分配,关闭未被选中的节点电源,从而实现有效的节能,进而延长无线传感器网络的生命周期。实验结果表明,该分布式估计的功率分配算法下的系统性能以及估计值的均方误差性能明显优于基于平均功率分配算法。     

信道状态信息存在误差情况下不可信中继系统的功率分配

研究在目的节点进行协作干扰的全双工不可信中继传输系统中,在信道状态信息(channel state information, CSI)存在随机误差的情况下,以最大化系统可达保密速率为目标的功率分配问题。为了研究提高全双工不可信中继传输系统的保密性能的功率分配方案,先推导系统可达保密速率的上界,针对随机信道状态信息的误差再求该保密速率上界的期望,即平均保密速率(average secrecy rate, ASR)。在此基础上,考虑源节点发送信息信号和目的节点发送人工噪声总功率的约束,以最大化ASR为优化目标,通过黄金分割法优化源节点和目的节点的功率分配。仿真结果表明,相比于固定功率分配因子和不考虑随机信道系数误差影响的功率分配方案,考虑信道的随机误差优化功率分配方案能有效提高系统的可达保密速率。     

波束成型训练机制下分布式大规模MIMO系统的频谱有效性分析

为减少分布式大规模MIMO系统中信道硬化作用减弱带来的系统性能损失,用户端利用波束成型训练机制进行信道估计,并将估计的信道状态信息用于用户端数据接收,从而提高系统的频谱有效性.分别考虑用户端已知统计的信道状态信息、估计的信道状态信息以及理想的信道状态信息,推导了信道时变环境下基站端采用最大比发送预编码和迫零预编码时系统的遍历可达速率闭合表达式,并利用所推导的闭合表达式分析波束成型训练机制和信道时变对系统性能的影响.仿真结果表明,闭合表达式与数值仿真结果吻合,波束成型训练机制可以有效提高系统的频谱有效性,延迟的信道状态信息则会降低系统的频谱有效性.     

基于MIMO-OFDM系统的自适应调制算法研究

为了提高MIMO-OFDM系统的数据传输率和频谱利用率,提出一种新的自适应调制算法.该算法在信道传输质量满足一定系统误码率下,根据信道状态信息自适应地调整每个子载波的调制方式,使系统的发射总功率尽量最小.理论分析得出,该算法降低了MIMO-OFDM系统的运算复杂度,并使系统的整体性能得到了优化.     

低压电力线通信子信道等效优化方法

根据低压电力线信道的特性,结合自适应比特和功率分配算法,提出了一种子信道等效优化方法。应用此方法在传输总比特数一定,基于发送功率最小化模型情况下,研究使用子信道优化等效方法对系统性能的影响,等效子信道优化算法将特性相同或相近的子信道放在一起考虑,不仅能减少信令负荷,还可以使频谱得到更好地利用,仿真结果表明,使用子信道优化算法后系统能获得更低的误比特率。     

多用户OFDM系统中的快速自适应分配策略

将自适应技术应用于多用户正交频分复用(OFDM)系统,能够提高频谱利用率,降低系统发射功率,从而使系统的整体性能达到最优．文中给出了多径频率选择性衰落信道下多用户OFDM系统中自适应比特和功率分配的数学模型,提出了一种次优快速自适应分配算法,根据信道特性的瞬时估计值,自适应地为各用户分配子信道和比特,在给定误码率的条件下使总的发送功率最小、仿真结果表明,该算法计算简单,优化效率高,可以达到接近理论上的最优水平．     

MIMO-OFDM系统自适应分步功率分配算法

研究了一种针对MIMO-OFDM系统的自适应分步功率分配算法,在通信系统总功率约束的情况下,采用速率最大化准则计算开关信道的临界值,从而利用最小均方误差准则进行自适应分步功率分配.仿真表明:基于分步算法自适应功率分配的MIMO-OFDM系统误码率低于采用注水算法和MMSE算法的系统误码率,其频谱效率也优于另外两种算法;同时,对于分步算法,随着天线数目的增加,系统的误码率明显降低,频谱效率明显提高,验证了该算法没有奇异性.     

低复杂度大规模MIMO系统上行功率分配算法

为了降低莱斯信道衰落下多小区大规模多输入多输出系统上行链路功率分配算法的复杂度,提出了基于小区近似和速率的低复杂度功率分配算法.首先,给出基站采用最大比合并接收时的小区和速率近似表达式及其上下界;然后,在小区发射总功率受限及保证用户服务质量需求的条件下,提出分别基于上、下界的2种功率分配算法.这2种算法仅利用大尺度衰落等长时信道信息,减少了信道估计开销及运行功率分配算法的次数,从而降低了系统实现复杂度.仿真结果表明,与等功率分配算法相比,所提算法在低信噪比下能够显著提升系统和速率;然而,信噪比越大,性能增益越小.因此,这种新的功率分配算法可以有效应用于低信噪比情况.     

基于叠加调制和自适应功率分配的干扰抵消

为消除协作通信系统中各用户的相互干扰并自适应分配各用户的发送功率,提出基于叠加调制和自适应功率分配的多用户干扰抵消算法。各用户在发送自己信息的同时协助其他用户进行信息转发,采用联合设计的叠加调制函数形成重构信号,接收端利用该函数完成干扰消除。针对无线信道的多样性,以最大化系统容量为准则对各用户的重构信号进行自适应功率分配。多种网络模型中的仿真结果表明,本文算法能有效消除干扰,降低系统错误概率。相比结合固定功率分配的干扰抵消算法,该算法可获得1.5 dB的比特错误概率性能改善和5 dB的帧错误概率性能改善。