结合空时分组码和机会调度的多用户MIMO系统容量分析

为了充分利用多用户多输入多输出系统(MU-MIMO)中固有的多用户分集,采用机会调度方案,同时为了有效利用空间分集增益和编码增益,应用空时编码理论抵抗多径衰落和提高系统的性能.在瑞利信道下给出了一种结合空时分组码和机会调度的方案并对其进行了容量分析.基于多项式展开的方法,推导了理想和非理想信道估计时的信道容量的封闭表达式、上界值以及高信噪比和低信噪比时的渐近表达式,并分析了不同信道估计时的容量比.此外,分析了基于空间和多用户分集的遍历容量改善.通过相应的数值计算和蒙塔卡罗仿真很好地验证了理论分析的正确性,并表明：多用户分集提高了该方案的性能,而信道估计误差的存在却引起了信道容量的损失;在不同信噪比区域,遍历容量可用相应的渐近表达式来近似.     

一种多用户MIMO下行系统中TH预编码与调度机制

针对多用户多输入多输出(Multi-input multi-output,MIMO)系统潜在的空间分集增益和多用户分集增益,该文提出了一种移动端多天线联合处理的Tomlinson-Harashima(TH)预编码和多用户调度算法联合优化机制。与传统TH预编码不同的是,所提出的TH预编码方案可应用在各用户数据流小于其接收天线数的场合,在进行系统最优设计时,可充分利用多天线接收分集来提高系统和速率。基于TH预编码方案的最优多用户调度算法具有很高的运算复杂度,提出了一种基于等效信道增益的次优低复杂度的多用户调度方案,利用该文TH预编码方案中用户分层编码的特点,逐层贪婪调度用户。仿真结果显示,所提调度算法性能接近基于和速率的最优调度方案性能,且优于传统方案的性能。     

空分和频分混合接入方式下的无线资源调度算法

为进一步引入分集增益以提高无线资源频谱利用率,针对多用户多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统下行传输,提出联合OFDM和多用户空间复用MIMO混合接入方式下的用户调度和功率分配算法。采用这种混合接入方式不仅能够通过频率信道和空间信道的调度产生多用户分集增益,也能有效避免空分复用(SDMA)中频率复用产生的共信道干扰问题。在资源分配上,基于广义处理机共享(GPS)优化模型提出基于信道状态的并行加权公平队列(Cap-WFQ)调度和功率分配算法,算法在保证多媒体用户的最小数据率要求的同时优化系统吞吐量。     

空分和频分混合接入方式下的无线资源调度算法

为进一步引入分集增益以提高无线资源频谱利用率,针对多用户多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统下行传输,提出联合OFDM和多用户空间复用MIMO混合接入方式下的用户调度和功率分配算法。采用这种混合接入方式不仅能够通过频率信道和空间信道的调度产生多用户分集增益,而且能有效避免空分复用(SDMA)中频率复用产生的共信道干扰问题。在资源分配上,基于广义处理机共享(GPS)优化模型提出基于信道状态的并行加权公平队列(Cap-WFQ)调度和功率分配算法,算法在保证多媒体用户的最小数据率要求的同时优化系统的吞吐量。     

基于波束成形的多天线OFDM系统中的资源分配

针对多天线多用户环境下的正交频分复用 (OFDM)系统,提出了一个低复杂度的自适应资源分配方案,包括自适应子载波分配、自适应功率分配以及自适应波束成形等.目标是在保障各用户的服务质量(QoS)要求下,最小化总的系统发射功率.根据随机矩阵和排序统计的最新理论,对系统性能进行了详细的数学推导.数学分析和仿真结果表明,该方案可以充分利用多用户分集、空间分集等来显著提高系统性能,且能有效地保障用户的QoS.     

CoMP系统中的天线选择和功率分配联合算法

在协作多点传输(coordinated multiple points transmission,CoMP)系统中,为了提高小区边缘用户传输速率和系统总吞吐量,提出了一种联合天线选择和功率分配的优化算法.在基于信道容量增量的天线选择策略(antenraselection lased on capacity increment,CIAS)中,推导了当用户端采用最大比合并时用户信道容量的表达式,并根据所设定的信道容量增量选择出所有满足条件的天线;在最优功率分配算法(optimal power allocation,OPA)中,推导了协作多点多用户系统中用户传输速率的表达式,在总功率受限的情况下通过采用优化的迭代功率分配算法,得到了最优的功率分配.理论分析和仿真结果表明,与等功率分配策略(equal power allocation,EPA)和功率与信道增益成正比的功率分配策略(proportion to channel gain,PCG)相比,联合了天线选择和功率分配的算法不仅能最大提升对边缘用户的传输速率,而且能更好地提高系统的信道容量.     

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.     

时延约束多载波系统中多用户分集性能

多用户分集是最近多用户信息理论确定的无线通信网络中固有的分集方式，它在不考虑单独用户数据速率和时延约束情况下可以达到系统容量最大化。为此，提出一种用于多载波系统的基于并行无线调度策略和注水算法，并满足明确服务质量参数约束的多用户分集算法，分析了时延约束条件下多载波系统中多用户分集性能。仿真结果表明，算法相对固定分配资源和单用户最优资源分配的多载波系统可以获得显著的系统容量增益。     

无线通信系统中的下行多用户MIMO传输策略比较

多天线处理技术是下一代无线通信系统中的一种重要技术,通过在发送端和接收端配置多根天线可以有效的改善系统容量.目前存在多种下行多用户多天线传输方案,如ZF-DPC,BD和ZFBF.从复杂度和系统性能角度考虑,对多用户MIMO传输方案进行了分析和比较.分析了不同发射方案的和速率和功率分配.通过仿真,验证和比较了不同方案的和速率性能、多用户分集特性及可支持的最优用户数特性.     

基于自适应链路技术的快速分集复用折中算法

对多天线系统误码率性能进行了深入分析,针对以往研究多侧重于分别提高系统分集增益或复用增益,未能充分利用多天线系统性能的问题,提出了基于自适应码率、功率分配技术的多天线系统分集复用折中算法,并进一步给出具有较低计算量的快速折中算法.所提算法以系统误码率为准则,根据信道实时状态信息选择多天线系统工作方式,充分利用系统分集复用增益的同时提供了较好的抗扰动性能,具有较低的计算复杂度,适于实际的通信环境.仿真结果表明与传统算法相比,该算法具有较好的性能.     

平坦瑞利衰落信道下MIMO系统性能

分析了瑞利衰落对普通无线系统的影响,在此基础上重点从空间复用提高容量和空间分集对抗衰落两方面研究了瑞利衰落信道下MIMO系统的性能。分析和仿真结果表明,采用V-BLAST算法实现空间复用增益时,随着收发天线数目的增加,复用系统的符号错误概率增加;不同的分集结合方式对分集系统性能的影响不一样,随着天线数目的增加,分集系统的符号错误概率都递减。     

相关衰落信道发射天线选择系统的性能分析

文章研究了接收天线空间相关条件下组合发射选择/最大比合并方法(TAS/MRC)的性能;导出了准确错误概率的上限,以及信道参数对系统性能的影响。性能分析表明:采用不相关的发射和接收天线,TAS/MRC方法能实现满分集增益;随着接收相关的增强,系统的分集增益减小,性能下降;反之,系统的编码增益增大,从而对系统性能的下降有一定的抵消作用。     

一种MIMO复合信道容量研究

为了解决信道利用率的问题,结合MIMO信道相关模型、路径损耗、阴影衰落以及Rayleigh衰落,提出了 一种复合信道模型。通过对信道容量的仿真分析表明,天线空间相关性对信道容量的影响会随天线数量的增加而 增大,同时路径损耗与阴影衰落会极大削弱分集增益,导致在发送距离较远时MIMO系统失效。通过容量分析, 证明该模型能在实际系统设计中,为天线阵列与传输距离的选取提供数据依据。     

多用户空间复用OFDM系统中的子载波分配

以系统瞬时容量最大化为目标,提出了两类基于空间复用的下行多用户OFDM系统中的自适应子载波分配准则:a.将每个OFDM子载波分配给一个用户的“独占准则”;b.允许多个用户共享同一个子载波的“共享准则”.分析和仿真表明,两类分配准则都能有效获取系统中的“多用户分集”,明显提高MIMO-OFDM系统的容量.此外,通过实验比较还发现,相对于“共享”分配,“独占”的分配方式能够更好地达到容量提升、反馈开销和复杂度等方面的折衷,是一种实际可行的方案.     

一种MIMO复合信道容量研究

为了解决信道利用率的问题,结合MIMO信道相关模型、路径损耗、阴影衰落以及Rayleigh衰落,提出了一种复合信道模型。通过对信道容量的仿真分析表明,天线空间相关性对信道容量的影响会随天线数量的增加而增大,同时路径损耗与阴影衰落会极大削弱分集增益,导致在发送距离较远时MIMO系统失效。通过容量分析,证明该模型能在实际系统设计中,为天线阵列与传输距离的选取提供数据依据。     

多中继并行协同分集技术性能分析

协同分集是一种空间分集形式,无线网络中的终端通过分布式传输和信号处理技术共享天线和其它资源,构成一种“虚拟阵列“。协同分集能提高网络吞吐量、降低发射功率和抑制信道衰落效应。分析了多中继并行协同分集方式的性能,分别对前向放大、前向检测和编码协同技术开展研究。仿真结果表明,随着中继节点的增加,分集增益越高,选择方式更灵活,系统传输性能越好。