Precoding for Multiuser Spatial Multiplexing MIMO Downlink

Introduction Spatial multiplexing is a simple technique that allows multiple-input multiple-output (MIMO) wireless sys- tems to attain high spectral efficiencies. Unfortunately, the lack of spatial redundancy makes spatial multiplex- ing susceptible to ra…     

发射端信道信息对MIMO下行链路的影响

在MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)多用户下行链路中,当发射端具有完全的信道状态信息(CSI:Channel State Information),则可以通过块对角化预编码完全消除用户间干扰(IUI:Inte-User Interfer-ence)。但是,不准确的发射端CSI会导致接收端有残留的IUI。针对最大比合并(MRC:Maximal Ratio Combi-ning)接收机,考察了不准确的发射端CSI对MRC接收机输出的信干噪比(SINR:Signal to Interference plusNoise Ratio)的影响。考虑两个用户的情况,其天线数均为N,而基站的天线数为N 1。推导了SINR的中断概率的上界和下界,且它们之间有简单的关系。仿真结果证明了理论推导的正确性。     

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.     

多用户MIMO中基于部分信道状态信息预编码的稳健性研究

在实际的MIMO中,接收端往往具有理想的信道状态信息,而发射端由于种种原因只有来自接收端反馈的部分信道状态信息(CSI)。分析了CSI,对发射端已知部分CSI设计预编码进行了初步研究,并给出了一种等效噪声方法,即将反馈误差建模为接收端的等效噪声,利用预编码准则对反馈误差、用户间干扰进行统一处理。在MIMOTD-SCDMA系统应用环境中对该方法进行了仿真分析。结果表明,反馈误差对预编码影响较大,采用等效噪声后的预编码相比没有考虑反馈误差的预编码性能有明显地提高     

MU-MIMO系统的线性预编码和功率分配算法

针对下行链路多用户MIMO系统,提出了一种联合预编码和功率分配的算法.该算法能够优化系统的信道容量,同时也保证了每个用户的服务质量要求.首先求解线性预编码;在此基础上,通过分布式的功率分配,使得在满足各个用户服务质量要求的前提下,信道容量最大化.算法与现有的结合功率分配的预编码策略相比,在达到较高的信道容量的同时,也能满足各用户的最低速率要求(QoS).仿真试验表明:高信噪比(10～20dB)的情况下,在达到相等的信道容量时,算法平均可获得1dB的增益;在低信噪比(0～6dB)的情况下也能满足各用户的QoS要求.     

Robust Precoding Schemes for Multi-User MISO-OFDM Downlink with Limited Time-Domain Feedback

In multi-user multiple-input single-output orthogonal frequency-division multiplexing (MISO-OFDM) downlinks with limited feedback, both linear precoders (LP) and Tomlinson-Harashima precoders (THP) experience performance degradation due to inaccurate channel state information at the transmitter (CSIT). This analysis treats the downlink channels as random quantities and exploits their second order statistics in robust precoding schemes to correct the errors introduced in the feedback procedure. The time-domain channel vectors are found to reduce the feedback overhead more than the frequency-domain vectors. A compression and restoration method and a codebook design are also given to obtain compact feedback quantities. Simulations show that the robust LP and THP are superior to the previous methods with tradeoffs possible between performance and feedback overhead.     

多输入多输出系统下行链路发射与接收的联合线性预编码

针对多用户多输入多输出系统下行链路线性预编码中的迫零法及正交化法对接收端的噪声有较强放大作用的问题，提出了一种发射与接收联合预编码的波束成形迭代法．该方法把联合预编码直接转变为波束成形问题，以惟一确定的最小范数解作为预编码矩阵，通过迭代得到各用户的预编解码矩阵．由于所得到的解码矩阵具有最小范数的特性，在解码时产生的噪声能量最小，从而有效地减少了对噪声的放大作用．同时，在基站总发射功率一定的条件下，根据用户的信道质量动态地分配功率可以使信道质量较差的用户得到较多的发射功率．仿真实验表明，所提出的方法与迫零法相比，在相同的仿真条件下，在平均误比特率为10^-4时可以获得约9dB的性能增益．     

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.     

一种大规模MIMO系统信道反馈算法

针对在大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统中,信道状态信息（Channel State Information,CSI）反馈量过大以及反馈的CSI过时的问题,提出一种基于自回归（Autoregressive,AR）模型和主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）方法的反馈算法。接收端进行信道估计获得CSI后,先利用AR模型预测出反馈所需时间之后的CSI,在此基础上计算压缩矩阵,然后利用PCA方法对预测的CSI进行压缩,再反馈给基站,最后基站端对接收到的CSI进行重构。从理论分析和仿真结果可以看出,该算法可以在降低反馈量的同时提高系统容量和信道恢复的准确性。     

多用户MIMO中基于部分信道状态信息预编码的稳健性研究

在实际的MIMO中,接收端往往具有理想的信道状态信息,而发射端由于种种原因只有来自接收端反馈的部分信道状态信息(CSI)。分析了CSI,对发射端已知部分CSI设计预编码进行了初步研究,并给出了一种等效噪声方法,即将反馈误差建模为接收端的等效噪声,利用预编码准则对反馈误差、用户间干扰进行统一处理。在MI-MO-TD-SCDMA系统应用环境中对该方法进行了仿真分析。结果表明,反馈误差对预编码影响较大,采用等效噪声后的预编码相比没有考虑反馈误差的预编码性能有明显地提高。     

基于不完美发送端信道状态信息的多输入多输出系统线性预编码传输方案

空时分组码和线性预编码可显著提高多输入多输出系统的性能,但空时分组码性能易受天线相关性的影响,线性预编码性能易受发送端信道状态信息(CSIT)误差的影响.提出一种空时分组码与线性预编码级联的方案,可在相关天线组和不完美的CSIT条件下,获得良好的性能增益.     

编码分组空时块码多入多出正交频分复用系统中的迭代接收机

针对编码分组空时块码(G-STBC)多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统,提出了一种联合MIMO检测和信道译码的迭代接收机,其中MIMO解调器采用基于软符号并行干扰消除(PIC)和瞬时最小均方误差(MMSE)滤波的软入软出MIMO检测算法,不仅适用于M-PSK调制,也适用于M-QAM调制.仿真验证了文中迭代接收机在多径衰落信道中的高效检测能力.     

多输入多输出系统下低复杂度的自适应预编码方法

针对多输入多输出衰落信道中存在的码间干扰和多径干扰问题，提出了一种具有低复杂度的自适应预编码方案．该方案在发送端和接收端分别放置了预编码器和基于迫零算法的接收机，这样接收机在进行均衡译码的同时，将信道信息反馈给发送端，发送端便可以随之选择发送子载波的数目以及预编码矩阵，完成自适应预编码．该方案可有效降低系统的误码率．仿真结果表明，当误码率为10^-3时，在传输信道信息未知的情况下，该方案的信噪比比信道信息已知的基于最小均方误差预编码方案高1．3dB，且复杂度大大降低．     

基于深度学习的MIMO系统联合信号检测与信道译码

为进一步提高多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统性能,研究了深度学习方法来联合解决MIMO系统信号检测与信道译码问题.通过将深度神经网络、自动编码器神经网络与传统MIMO通信系统的物理层架构进行有机融合,构建了基于神经网络的MIMO系统模型,可获取系统发射端的信息比特或码字及信道状态信息,采用了端对端的训练方式,使不同神经网络模型可学习系统收发端的信息比特与码字的映射关系,联合实现了MIMO系统信号检测和信道译码,同时具有较低的复杂度.仿真结果表明,相比一些传统检测和译码算法,所提方法具有较优的检测和译码性能.     

改进的基于每天线速率控制机制的多数据流多输入多输出系统收发机结构

每天线速率控制(per-antenna rate control,PARC)技术能有效提高多数据流多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统的吞吐量.然而,在时变信道下,反馈到发射端的信道质量指示(channel quality indicator,CQI)已经过期,这意...     

多用户多输入多输出系统下行链路的线性预编码和功率分配

针对下行链路多用户多输入多输出(MIMO)系统,提出了一种简单的联合预编码和动态功率分配的方法.该方法把复杂的联合线性预编码设计和功率分配的优化问题分解成两步实现,简化了问题的求解.首先求解线性预编码,然后在此基础上,通过优化不同用户的功率分配,使各用户的信干噪比(SINR)相同且最大化,改善了的系统的误码率(BER)性能.仿真表明,所提出的方法与现有的方法相比,可以获得较大的信噪比(SNR)增益.     

延时反馈多天线信道的线性预编码方案

为了充分利用多天线系统发送端的延时信道参数,基于B ayes ian准则提出等误码准则和最小误比特率准则下的优化线性预编码方案。该方案考虑发送端的延时误差给系统带来的影响并对信道状态信息的条件期望进行奇异值分解。仿真结果表明:采用等误码准则下的优化方案使得系统在误比特率为10-4时获得约2.5 dB的信噪比增益,并且使各空间子信道的性能更接近,另外最小误比特率准则下的优化预编码方案也在稍增加系统复杂度的前提下有效地抑制延时信道对系统性能的影响并降低系统误比特率。     

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.     

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。     

多输入多输出系统广播信道有限反馈的用户调度算法

针对多输入多输出（MIMO）系统广播信道多用户调度的问题,提出了一种有限反馈条件下的用户快速调度算法.算法中用户端将信道对应码字和可达传输速率估计值反馈给基站;基站预先将码字分组,调度时根据接收到的反馈信息将用户归入不同码字代表区域进行快速筛选;然后比较各码字组对应用户确定最优的用户组.仿真结果表明,该算法的系统传输速率较高,能够实现多用户分级,并且算法复杂度较低,在实际系统中易于实现.