LTE-Advanced系统中的MIMO技术性能评估

为了对先进的长期演进技术(long term evolution-advanced,LTE-Advanced)系统中的多输入多输出(multiple input and multiple output,MIMO)技术的性能进行评估,简单回顾了LTE-Advanced系统中的2种MIMO技术,即空间复用和空间分集,并介绍了一种适合LTE-Advanced系统评估的信道模型--IMT-Advanced(international mobile telecommunications-advanced)信道模型.基于该信道模型,通过系统仿真对以上2种关键MIMO技术进行了性能评估.仿真结果表明,不同的MIMO技术、调制方式、码本、复用率及接收方案都对性能有极大的影响.     

MISO系统信道估计误差的影响比较

信道估计是多输入单输出系统中的一项重要工作,分析比较了信道估计误差对于三种多输入单输出系统(空时分组码系统、频域预均衡系统及最大范数复合信道传输分集系统)性能的影响．模拟结果表明最大范数复合信道传输分集系统可以有效抑制干扰,降低误码率,因此对信道估计的误差比较灵敏。     

电力线通信与可见光通信融合的多输入多输出系统性能研究

提出了一种电力线通信(PLC)-可见光通信(VLC)融合的多输入多输出(MIMO)系统.采用二进制相移键控(BPSK)调制技术输入信号,依次通过PLC信道和VLC信道传输信息.仿真结果表明:相比于PLC的第二种参考信道,第一种参考信道的性能更好,且在无脉冲噪声的情况下,系统的误码率较低.此外,还研究了脉冲噪声参数对系统性能的影响.     

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.     

LTE-Advanced系统中的MIMO技术性能评估

为了对先进的长期演进技术(long term evolution-advanced,LTE-Advanced)系统中的多输入多输出(multipleinput and multiple output,MIMO)技术的性能进行评估,简单回顾了LTE-Advanced系统中的2种MIMO技术,即空间复用和空间分集,并介绍了一种适合LTE-Advanced系统评估的信道模型-IMT-Advanced(international mobile tele-communications-advanced)信道模型。基于该信道模型,通过系统仿真对以上2种关键MIMO技术进行了性能评估。仿真结果表明,不同的MIMO技术、调制方式、码本、复用率及接收方案都对性能有极大的影响。     

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.     

LTE-Advanced MIMO低SNR下调制技术性能研究

采用多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）技术来提高无线信道的传输增益,从而提高调制系统中的信噪比、降低调制系统的比特误码率;仿真量化分析了在LTE-Advanced MIMO不同无线场景中,调制系统中信噪比与MIMO技术的天线数,以及调制系统中信噪比与MIMO技术天线的发射功率之间的关系。仿真结果表明,MIMO技术能提高低功率无线场景中调制系统中的信噪比,进而提高调制系统的可靠性。     

2L支路SSC-MRC混合分集及其性能分析

分集合并技术是对抗多径衰落的有效手段,而常见的单纯分集合并技术如最大比合并(MRC)、等增益合并(EGC)、选择合并(SC)以及切换驻留合并(SSC)等在系统复杂度和系统性能之间存在矛盾;所以有必要寻找一种工程易于实现同时性能也可以接受的混合分集合并方式.在此将低成本、结构简单的SSC分集与最优性能的MRC分集结合,即SSC-MRC混合分集合并技术.推导了2L条独立同分布瑞利衰落信道下SSC-MRC混合分集的输出信噪比概率密度函数(PDF)以及BPSK信号下误码率表达式,还分析了门限选取对系统的影响.仿真实验表明,四支路SSC-MRC混合分集性能稍差于四支路MRC,但重要的是节省了2台接收机,大大减少了成本和系统复杂度.     

大规模MIMO系统中基于空时相关性的导频减小算法

在大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统信道估计过程中,基站向用户端发送导频信号.由于导频数量与基站发射天线的数量成正比,传统信道估计过程会产生巨大的导频开销,尤其是对于采用频分双工通信方式的(frequency-division duplexing,FDD)大规模MIMO系统.为了解决这一问题,通过利用无线MIMO信道的空间公共稀疏性和时间相关性,提出一种基于压缩感知(compressed sensing,CS)技术的导频开销减小算法,其中,空时相关性用来提高信道估计精度.该算法能够在未知大规模MIMO系统信道稀疏度的情况下,自适应地获取精确的信道状态信息.分析和仿真结果表明提出的算法在减少导频开销方面优于局部公共支撑算法,同时能够维持良好的信道估计性能.     

不完全信道信息下基于信号特征的MIMO检测算法研究

针对接收端信道信息不全的情况提出一种基于信号特征利用的多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)接收机算法,该算法通过利用非循环信号的特征,扩展了接收机的处理维数以更好地抑制噪声.理论证明和数字仿真均表明,与传统的迫零(zero-forcing,ZF)和最小均方误(minimum mean square error,MMSE)接收机相比,提出的算法可以将噪声和信道估计错误的影响减少一半以上,而提出算法的复杂度却几乎保持不变.结合排序串行干扰消除(ordered successive interference canceling,OSIC)法,提出算法可以达到和最大似然法相当的误码率性能.     

空间复用MIMO系统的功率分配新算法

研究空间复用多输入多输出系统的功率分配问题,提出一种新的功率分配算法--残余功率再分配. 在满足服务质量要求的前提下充分利用星座图尺寸的离散性,将残余功率按照各子信道的不同优先级进行二次分配,并结合自适应调制编码技术改善低信噪比时的系统吞吐量. 仿真结果表明,在准静态平坦衰落信道下,与传统算法(如注水算法)相比,新算法能进一步改善系统的吞吐量,提高发射功率的使用效率,减少不可用子信道个数,且无附加复杂度.     

OFDM电力线通信系统的自动增益控制方法

电力线信道具有噪声强、衰减大的特点,信号通过信道后变化剧烈,OFDM电力线通信系统需要有效的增益控制策略。本文设计了一种两级调整结构的自动增益控制（AGC, auto gain control）方法,通过采用两级环路滤波能够有效应对信号突变,保证AGC的收敛速度和稳定性。同时加入能量检测单元,有效降低系统待机功耗。仿真结果表明,两级调整结构的AGC具有更好的收敛特性,能够满足电力线通信的要求。     

可重构智能表面辅助大规模MIMO通信波束成形设计

可重构智能表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)在无线通信系统中能够提高信道性能。为了降低传统波束成形方案中功率分配的复杂度,结合毫米波(millimeter wave,mmWave)特点建立信道模型,提出一种基于正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)和统一信道分解(uniform channel decomposition,UCD)的RIS辅助mmWave 多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统混合波束成形设计方案。利用视距(line of sight,LoS)信道的到达角(angle of arrival,AoA)和离开角(angle of departure,AoD)设计了RIS的反射矩阵。该方法不需要复杂的功率分配,能够使得多个并行数据流具有相同的信道增益。仿真结果表明,该混合波束成形方案具有更好的误比特率(bit error rate,BER)性能及频谱效率。     

跳时超宽带（TH-UWB）多址系统性能的研究

针对多用户跳时超宽带（TH-UWB）系统建立了数学模型，其目的在于研究多址干扰对（TH-UWB）系统各 方面性能的影响。利用多址干扰服从高斯分布的特性，分析了多址系统的误码率性能，得到了系统数据速率及上 界的解析数学表达式，并将误码率理论值与实验数据进行了比较。仿真结果表明，误码率理论值与实验值一致。 此外，还分析了在不同的室内密集信道下功率控制对系统数据速率的影响，结果表明，非精确的功率控制将导致系 统的误码率及数据速率的下降，且可视距信道中的性能好于非可视距信道中的系统性能。     

基于电力线载波通信的家电控制系统

电力线载波通信是用电力线路作为通信媒介进行数据传输。介绍了在低压配电线上用电力线载波专用芯片ST7536实现数据的传输，采用电力线载波形式，设计出了一个家电网络控制系统，对家电网络进行远程集中控制，可以对多路家用电器的运行情况进行实时监测和控制，并分析了电力线通信的通道特性及其干扰，结合电力通信的特点提出了解决办法。     

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。     

可重构智能表面辅助传输的电力通信中继系统性能分析与功率优化分配

利用电力线通信和可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助传输可提升室内电力物联网的边缘覆盖能力，有必要研究信道、RIS部署和功率分配等对系统性能的影响。针对电力线接入和分布式RIS辅助传输的混合通信场景，采用对数正态分布的电力线衰落模型、多个RIS模块独立且不同参数的Nakagami分布无线衰落模型，推导了系统中断概率和误码率等理论性能；考虑信道估计算法精度对系统性能的影响，采用矩生成函数近似等算法建模分析了非理想信道估计条件下的系统中断概率性能；通过序列二次规划法进行系统功率优化分配，获得最佳功率分配值。仿真验证了理论性能的有效性和准确性，对比分析了RIS数量及位置、双媒质信道参数、功率分配因子等影响中继系统性能的规律，为电力线通信和RIS在电力物联网应用提供了理论和技术支持。     

Design and validation of real-time dynamic spectrum management in OFDM-based HNPLC systems

Time-varying frequency selective attenuation and colored noises are unfavorable characteristics of power line communication(PLC) channels of the low voltage networks.To overcome these disadvantages,a novel real-time dynamic spectrum management(DSM) algorithm in orthogonal frequency division multiplexing(OFDM)-based high-speed narrow-band power line communication(HNPLC) systems is proposed,and the corresponding FPGA circuit is designed and realized.Performance of the proposed DSM is validated with a large amount of network experiments under practical PLC circumstance.As the noise in each narrow subcarrier is approximately Gaussian,the proposed DSM adopts the BER/SER expression formulized via the AWGN channel to provide a handy and universal strategy for power allocation.The real-time requirement is guaranteed by choosing subcarriers in group and employing the same modulation scheme within each transmission.These measures are suitable for any modulation scheme no matter the system criterion is to maximize data rate or minimize power/BER.Algorithm design and hardware implementation of the proposed DSM are given with some flexible and efficient conversions.The DSM circuit is carried out with Xilinx KC705.Simulation and practical experiments validate that the proposed real-time DSM significantly improves system performance.