对LTE系统中空间分集技术的研究

今天,先进的3G／4G（HSPA＋、LTE和IMT-advanced）应用普遍采取多输入多输出（MIMo）技术。通过增强频谱效率,MIMO能够保证实现更高的数据速率,提高无线系统性能。本文主要针对LTE系统的空间分集技术进行了研究,主要就发射分集和接收分集分别进行了详细分析一通过对分集技术的多种方案的讨论一最后得出了LTE系统中最佳的空间分集方案．     

基于多用户分集的信道容量分析

为了研究多输入多输出系统(M IMO)中多用户分集的信道容量,在统一的系统容量模型下,使用理论推导和数值仿真,详细推导了多用户分集信道容量模型及其增益的来源,分析了在归一化最大调度下的信道容量的上下界,阐述了资源调度和功率分配对信道容量的影响,指出了空间分集与多用户分集的联合对系统容量的影响。结果表明,用户个数、发送天线的个数、接收天线的个数、资源调度方法、功率分配方案、空间分集和多用户分集的联合方式等,都对多用户分集系统的容量有着不同程度的影响。只有综合考虑各种因素,才能最大限度地获得多用户分集增益,否则可能得到相反的效果。     

基于LTE-Advanced上行链路的多级迭代干扰消除检测算法

针对先进的长期演进(long term evolution advanced,LTE-Advanced)上行链路多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)单载波频分多址(single carrier frequency division multiple access,SC-FDMA)系统载波频率偏移(carrier frequency offset,CFO)的影响,提出了基于多级迭代干扰消除检测算法.将传统的单级串行干扰消除(successive interference cancellation,SIC)和并行干扰消除(parallel interference cancellation,PIC)进行混合迭代形成多级的迭代干扰消除检测算法以降低MIMO SC-FDMA系统的误比特率.理论分析和仿真结果表明两级PIC迭代检测算法和SIC+ PIC混合迭代检测算法都能实现MIMO SC-FDMA系统CFO干扰消除的目的,降低了MIMO SC-FDMA系统的误比特率,提高了系统的性能.     

宽带CDMA系统在Nakagami模型下的等增益分集接收性能

讨论了在Nakagami多径衰落条件下,利用等增益分集接收的宽带DS／CDMA系统的抗衰落性能,并将之与最大比合并分集接收进行比较,提出了一种计算等增益分集接收性能的方法,它避开了目前Nakagami分布随机变量和的概率密度函数难以求出这一困难,采用递归求衰落n阶中心短的方法,有效地解决了等增益分集接收性能的理论分析问题,理论分析和数值计算结果均表明,在DS／CDMA系统中采用等增益分集接收,可在技术复杂性大大降低的和上获得接近最大比合并分集的性能。     

LTE-Advanced上行SC-FDMA MIMO系统的信干噪比性能分析

LTE上行系统中,使用单载波频分多址技术(SC-FDMA),并采用离散傅里叶变换扩频的正交频分复用多址(DFT-S-OFDMA)技术作为SC-FDMA的实现方案.在LTE-Advanced标准化过程中,考虑采用DFT-S-OFDMA技术作为上行多址方案,同时,为了获得更高的峰值速率和系统性能,决定采用单用户多输入多输出(SU-MIMO)及预编码技术.针对LTE-Advanced系统上行DFT-S-OFDMA方案在MIMO系统中的应用,提出一种信干噪比(SINR)的性能分析方法.该方法基于DFT-S-OFDMA收发机实现结构,利用信道频域响应和噪声方差,接收端采用最小均方误差(MMSE)均衡,分析得到SINR的闭合表达式,获得的SINR能很好地应用于自适应调制编码(AMC)方式的选择.仿真结果表明,多径信道下基于该等效SINR的误块率(BLER)性能曲线能很好地匹配系统在高斯白噪声信道下的性能曲线.     

MIMO系统次优接收机下分集与复用的优化

分集与复用是两种较为成熟的MIMO发送方案,基于OSTBC与OSIC接收机下的VBLAST系统的误码率估计,提出了一种时变信道下的MIMO系统分集与复用的优化系统.仿真结果表明其性能要优于已有的基于Demmel条件数判决的优化方法.     

调制引入循环平稳的MIMO系统分离与辨识

针对多输入多输出线性时不变系统提出了一种新颖的盲辨识方法。该方法利用了调制产生的二阶循环平稳性，在循环频率域对信号的统计量进行分离，最终将各个系统的冲激响应辨识出来。分别讨论了4输入4输出系统在有加性高斯白噪声时的信道辨识情况．并对算法进行了计算机模拟。     

MIMO系统级联的多输入单输出均衡器研究

针对MIMO系统接收端信号之间的相关性影响其盲均衡效果的问题,提出一种级联的多输入单输出(MISO)均衡器。每级MISO均衡器恢复一个发射信号,之后利用信道估计算法对混合信号进行修改,修改后传递到下一级MISO均衡器进行类似的处理。通过原理分析以及性能仿真可见,级联的MISO均衡器能够克服信号相关性对均衡效果的不良影响,与传统MIMO均衡器相比,算法收敛后信号星座点更集中,全局用户间总干扰比也更低;并且下一级MISO均衡器的均方误差低于上一级。     

单用户MIMO系统在LTE项目中的应用研究

OFDM是一种多载波调制方案,信息在并行信道里通过一系列的子载波传播。主要的优点是增加了抑制频选衰落和窄带干扰的鲁棒性。本文中我们主要介绍单用户MIMO,也就是（SU-MIMO）方案,例如：单天线速率控制（PARC）,和预编码MIMO（PREC）。在PARC中,我们主要考虑2×2和4×4两种天线结构;在PREC中,我们考虑4×4这一种单一情况。本文主要是研究下行链路的长期演进（LTE）。结果显示,就平均扇区吞吐量而言,四码流方案要优于双码流方案接近75%～90%,此外四码流方案有着明显的覆盖增益。     

多输入-多输出系统级联的多输入单输出均衡器研究

针对多输入-多输出(MIMO)系统接收端信号之间的相关性影响其盲均衡效果的问题,提出一种级联的多输入单输出(MISO)均衡器。每级MISO均衡器恢复一个发射信号,之后利用信道估计算法对混合信号进行修改,修改后传递到下一级MISO均衡器进行类似的处理。通过原理分析以及性能仿真可见,级联的MISO均衡器能够克服信号相关性对均衡效果的不良影响,与传统MIMO均衡器相比,算法收敛后信号星座点更集中,全局用户间总干扰比也更低;并且下一级MISO均衡器的均方误差低于上一级。     

基于循环延迟分集的空时频编码策略

结合空时编码和正交频分复用(OFDM)技术，将循环延迟分集引入到传统的空时OFDM编码系统中，提出了一种新的空时频编码策略．在该策略中，对OFDM帧间相同载波上的符号进行空时编码，实现空时分集；OFDM帧内各子载波上的符号则使用循环延迟引入频率分集，实现空频编码．接收端综合利用空时、空频编码的结构信息实现联合译码，获得空时频分集增益．仿真结果表明，该策略具有结构简单、差错性能改善明显等优势．在频率选择性信道中，新编码策略可以获得空时频全分集增益．在相同信干比条件下，差错性能明显优于传统空时或空频OFDM系统的差错性能．     

可获得满分集增益的正交线性分散空时编码

针对多输入多输出系统中现有的线性分散（LD）空时码编、解码复杂度高的问题，提出了一类正交线性分散（OLD）空时编码．OLD码与LD码搜索最优基矩阵的方法不同，它采用一组各列相互正交的随机基矩阵对要传输的数据符号进行空、时二维上的调制，不仅对任意发射天线数都可以获得满分集增益，而且在最大似然解码时可以完全解耦各数据符号，大大简化了发射机和接收机的设计，改善了系统性能．理论分析及仿真实验表明，当发射天线数与数据符号数的乘积小于等于空时编码的帧长时，OLD码获得了比LD码更大的信道容量，并且由于OLD码在解码的过程中可以完全消除符号问的干扰，因此在相同误码率条件下比LD码的信噪比提高了2dB．     

多输入多输出系统中基于多级维纳滤波的均衡算法

基于多级维纳滤波器,提出了一种多输入多输出系统中的降秩自适应均衡算法.该算法利用多级维纳滤波器得到一组子空间基向量,通过子空间投影,把均衡器输出限定在低维子空间内,从而降低了自适应均衡的迭代复杂度,加快了收敛速度.理论分析和仿真表明,降秩均衡算法有效地提高了均衡器的收敛速度,降低了计算复杂度,并在多级维纳滤波器的级数不超过 10 的情况下,就能达到近似满秩均方误差性能.     

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.     

网络化时延补偿策略及其在三容系统中的应用

网络诱导时延在网络控制系统中是不可避免的,并且对控制系统性能有非常重要的影响.为了解决网络化控制系统的时延问题,研究了具有时变传输时延的网络化控制系统的稳定性问题.时变的时延可以看作是平均时延和不确定时延之和.具有长时延的网络控制系统可以建模为具有结构不确定性的离散时间模型.基于这个模型,通过求解一个迭代linear matrix inequality,给出了使闭环系统稳定的控制器.通过对三容系统的仿真研究,证实了所提方案的有效性.     

多输入多输出线性系统的时滞界问题

针对多输入多输出线性系统,已有的工作仅考虑单个不稳定极点的时滞界问题。针对两个不稳定极点的情形,给出时滞界的一些上界。通过设计适当的双线性变换,利用频域方法分别对系统含有两个不稳定实极点和一对共轭虚极点的两种情况,得到了系统时滞界的估计结果。所得结果将一些已知结果作为特例,还涵盖了更广泛的范围。算例结果验证了该方法的有效性。     

MIMO系统中一种新的接收天线选择算法

在瑞利衰落信道条件下，通过天线选择可以提高多输入多输出（MIMO）系统的容量，并能有效地降低MIMO系统的复杂度和射频成本，天线选择算法也成为问题的关键。对接收天线选择算法进行了研究，通过连续选择使MIMO系统容量增加最大的天线的方法，用矩阵及行列式运算导出了一种新的接收天线选择算法，并通过仿真和分析与其它算法进行了比较。仿真结果表明，新算法在信噪比较小时，有最大的遍历性容量（ergodic capacity）、中断容量（outage capacity）；在信噪比较大时，同其它算法结果十分接近。新算法更适合于在信噪比较小（信号弱或信遭受噪声恶化严重）时使用。将新算法同Alkhansari算法结合起来，结果更好。     

莱斯衰落信道下协作通信的分集接收算法

针对协作通信系统提出一种新型分集接收算法.首先在中继节点对发送信号做空时分组编码处理,当接收机接收到信号后进行快速傅里叶变换,再进行空时与频域的联合均衡运算,最后变换到时域硬判决,从而得到发送信号的估计结果.通过采用判决反馈与干扰抵消等联合处理方法,可获得中继的协作分集增益,降低了均衡过程的信噪比损失,提高了协作通信的传输质量.仿真结果表明,当信噪比为12 d B时,所提接收算法可将传统算法的误码率数量级从10-2降低到10-3.     

滞后系统的一种混合MRAC方案

针对连续滞后系统，提出一种从模型取状态的混合MRAC方案。避免了系统因数字化而引起的非最小相位问题，更便于工程应用。