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.     

双向中继通信系统中的信道信息反馈和用户选择性能分析

在多用户放大转发双向中继通信网络中,文章分别基于两种信道状态信息(CSI)反馈模式:无CSI反馈和存在基站-中继链路CSI反馈,推导了中断概率闭合表达式,并提出一种最优用户选择方法使平均和速率最大化.仿真结果显示,CSI的反馈有助于系统性能的提高,所提的用户选择方法能显著提升系统和速率.     

基于频域相关内插的多用户MIMO-OFDM系统有限反馈预编码方案

在实际的多用户MIMO-OFDM系统中,由于反馈信道频谱资源的限制,发射端只能获得部分信道信息,提出了一种仅在部分子载波上有限反馈信道信息,同时利用信道频域相关性,内插重构其他子载波上的信道信息,进而对所有子载波进行多用户迫零线性预编码的MIMO-OFDM系统有限反馈预编码方案.该方案不仅可以大大减少反馈数据量,而且可以有效抑制各子载波上的多用户同信道干扰.     

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     

Multiuser MIMO Downlink Transmission Schemes over Time-Varying Channels

The performance of multiuser multiple-input-multiple-output （MIMO） downlink systems with block diagonalization （BD） depends on the accuracy of the channel state information （CSI） available at the trans- mitter and the receiver. In time-varying channels, the CSI available at the transmitter （CSIT） is always out-dated due to an inherent time delay between the uplink channel estimation and the downlink data transmission in time division duplexing （TDD） systems. This leads to a drastic degradation of system capacity. This paper first analyzes the effect of the outdated CSIT on multiuser MIMO downlink systems using the BD method and then proposes two linear processing methods, BD precoding with user selection and scheduling at the transmitter and total minimum mean squared error （MMSE） decoding at the receiver （TBDUSS-RTMMSE） and BD preceding at the transmitter with partial MMSE decoding at the receiver （TBD-RPMMSE）, to mitigate the interference among data streams and users. Analysis and simulation results show that these methods can effectively reduce the impairment of the outdated CSIT to increase the system sum capacity in a suitable time delay region of the CSIT.     

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.     

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。     

基于马尔科夫状态空间的水声OFDM资源分配

在水声自适应OFDM系统中,CSI(channel state information)是资源分配的基础。接收机必须及时地把信道信息反馈给发射机,然后接收机中的调制器根据反馈CSI信息选择合适的比特加载和功率分配方案。但在时变的水声信道中,反馈CSI与实时CSI可能不同。针对信道多变、时延大特点,本文提出了一种基于马尔可夫链的水声OFDM用户资源分配方案来解决这些问题。马尔可夫链状态空间是由初始信道状态和统计信道状态构成的,它可以充分利用感知到的时延CSI和信道统计量来预测数据传输时的CSI。利用统计CSI可以确定每个用户的最佳比特负载和功率分配,使水声系统能够容忍水声信道中较长的CSI延迟。结论表明基于马尔科夫空间的资源分配方案相比于线性预测的自适应,系统吞吐量得到有效提升     

Novel resource allocation algorithms for multiuser downlink MIMO–OFDMA of FuTURE B3G systems

In this paper, subcarrier and power allocation problems for multiuser downlink MIMO–OFDMA of the FuTURE B3G TDD system are investigated. For the reciprocity of the TDD channel, the channel state information can be employed at the transmitter, thus eigen beamforming can be implemented efficiently. With the goal of minimizing the total transmit power under the condition that the QoS requirement of each user can be guaranteed, a novel dynamic resource allocation scheme is proposed to exploit the multiuser diversity gain. The proposed algorithm involves adaptive subcarrier allocation, adaptive modulation and eigen beamforming and achieves significant improvement in overall system performance. Based on the proposed scheme, a modified bit and power allocation is developed. The modified scheme reduces the computational complexity at little expense of system performance. Numerical simulations show that the proposed algorithm and the modified scheme can decrease the total transmit power effectively.     

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。     

自适应发送MIMO-OFDM超宽带系统

基于发送端已知信道状态信息假设，提出了一种多人多出正交频分复用（MIMO-OFDM）系统优化功率加载方案．给出了MIMO-OFDMUWB系统模型及其相应的空时编码方法，提出基于OFDM子载波分组的功率加载机制及其代价函数．通过引入Karush—Kuhn—Tucker（KKT）伸缩因子及条件的拉格朗日乘子法求得功率加载的优化解，并给出了迭代过程．实验结果表明：其性能和复杂度介于经典满注水机制和分组平均信道信息有限反馈功率加载机制之间．此外，多天线分集增益明显改善了系统性能．     

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．     

多用户MIMO空分多址下行链路预编码算法研究

针对多输入多输出(MIMO)空分多址下行链路,每个接收天线看成独立的用户来分配波束,联合正交随机波束成形(ORBF)和迫零波束成形(ZFBF)实现了每用户配置多天线的预编码方法。为了降低计算复杂度,提出了联合线性结合技术的RBF-ZFBF的下行链路预编码方案。该方案利用ORBF确定初选用户,每个用户利用线性结合技术获得有效SINR,所选用户将使用线性结合方法获得的信道质量信息(CQI)和信道方向信息(CDI)反馈到基站,完成用户选择、波束选择和最终预编码。实验结果表明,该算法与每用户单天线方案相比,提高了系统吞吐量,证实了所提算法的有效性。     

多小区多用户MISO系统中自适应有限反馈方案

依据有限的用户信道状态信息(CSI)下的小区间干扰消除,提出一种简单的协作单小区传输方案.研究使用不同的有限反馈方案所造成的和速率损失,对提出的反馈比特的分配算法给出具体的闭合表达式,该算法能够使量化误差最小.仿真结果表明:与等比特分配算法相比,提出的自适应比特分配算法能获得更优的系能增益.     

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.     

多用户MIMO有限反馈系统用户选择方案研究

在多用户多输入多输出（MU-MIMO）下行链路系统中,通过合理的用户选择可以提高系统的空间分集增益。大多数目前的研究中,往往假设基站完全已知每个用户的信道状态信息（CSI）,不适用于有限反馈系统。此外,目前的用户选择算法很少考虑用户的公平性。为了有效地解决这两个问题,本篇文章采用LTE码本作为本地码本,提出了有限反馈系统下考虑公平性的用户选择方案。并且深入的分析了反馈比特数和用户数对公平性和系统和容量的影响。仿真结果显示,当用户数目较少时可以用更少的反馈比特来获取公平性和带宽利用率,当用户数目较大时可以用更多的反馈比特数获取更高的系统和容量。     

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.     

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.     

OFDM系统中基于有限反馈的余量自适应比特加载

 提出基于有限反馈的OFDM系统余量自适应比特加载策略。该策略可以用于上下行信道增益不相同、接收端到发送端的反馈速率有限的OFDM系统中。在该策略中,发送端可以使用的比特加载向量被限制在一个有限长的比特加载表中,接收端根据信道状态信息从表中选择最适合的比特加载向量,并把该向量在表中的序号反馈回发送端。发送端根据收到的序号选择相应的比特加载向量。使用Lloyd算法和最优的比特加载算法构建比特加载表。仿真结果表明所提出策略在使用较少的反馈比特数的情况下即可达到较好的效果。     

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.