基于用户QoS的MIMO/OFDM系统资源分配研究

在多用户、多天线环境下的正交频分复用(OFDM)系统中,提出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、功率分配以及波束成型等。目的就是在保障各用户的服务质量要求(QoS)(即包括传输速率和比特误码率(BER)要求)的同时,最小化总的发射功率。利用随机矩阵和排序统计的理论知识,进行详细的性能分析。理论分析和仿真试验都表明,该方案可以有效地保障用户的QoS,并提高系统的整体性能。最后,仿真结果也验证了理论分析的正确性。     

基于发射相关的MIMO反馈增强与多用户调度方案

针对多输入多输出(MIMO)多用户系统基于瞬时信道状态信息反馈的调度算法中反馈链路负载比较大的问题,提出了两种基于信道发射相关矩阵的反馈增强与多用户调度方案.方案一中,信道相关矩阵的对应最大奇异值的右奇异向量被反馈回发射端,发射机从这些向量表征的子信道中选择增益较大且空间互相关最小的一组,由于信道相关矩阵变化缓慢,因而大大减小了反馈负载;方案二进一步要求每个用户反馈瞬时信道矩阵的最大奇异值,只有该值大于某个预设门限的子信道才有可能被发射机选择,排除了较差的子信道.仿真表明,当发射天线的离开角角度扩展较小的时候,这两个方案以较小的性能损失大大减小反馈量.     

一种多天线多用户下行系统保障公平的资源分配策略

将比例公平调度机制推广到多天线多用户下行系统,提出了一种保障公平的资源分配方案和多用户调度机制.基站利用块对角化预编码机制,将多天线下行系统分解为并行无干扰子信道,并根据各个用户的信道状态,选择优化用户集进行传输,从而在保障公平性的同时最大化系统总速率.同时分析了信道反馈错误对该资源分配机制的影响.仿真结果表明,与其他几种用户调度机制相比,该资源分配方案在吞吐量和公平性之间取得了良好的折中.     

LTE-A中的SLNR联合校准多用户多流波束赋形方案

提出了一种长期演进项目的后续演进（long term evolution-advanced, LTE-A）中的信漏噪比联合校准多用户多流波束赋形方案。基于信漏噪比准则进行波束赋形消除多用户间干扰,实现LTE A下的多用户多流波束赋形传输;建立信道校准机制,补偿实际通信系统中的射频增益影响,恢复信道互易性,提升实际通信系统中的误码率性能。在适用于LTE-A的空间信道扩展模型(spatial channel model extension, SCME)信道环境下进行了仿真,仿真结果表明,该方法相比常用的基于信干噪比准则的块对角化方案误码率性能有明显提升,且能在存在射频增益影响的非理想环境中恢复信道互易性,提升系统传输性能。     

MIMO系统中一种基于邻域的有限反馈方法

针对时间相干信道下多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)波束赋形系统提出了一种基于邻域的有限反馈方法.该方法利用相邻帧波束赋形码字间的相关性,将前一帧波束赋形码字的邻域内码字组成当前帧的新码本,从而降低反馈比特数,并给出周期性反馈和自适应反馈两种方案.仿真结果表明所提方案相比普通反馈方法能有效降低反馈速率,周期性反馈能显著降低反馈量但有一定的性能损失,自适应反馈能适当降低反馈量且没有任何性能损失.     

有限比率反馈下多天线预编码系统的性能分析

在无线通信系统中,当发射端完全已知信道的状态特性时,接收与发送的联合优化设计可获得较好的通信性能,然而由于实际通信系统中有限比率的反馈比特数,发射端往往只能已知部分信道的状态特性。利用格拉斯曼空间中的装填问题,提出通过反馈比特数来选择多波束矢量并与功率控制相结合的线性预编码矩阵优化设计方法。仿真比较了信道特性完全已知和有限比特反馈下部分信道特性已知时基于不同优化准则的预编码系统的性能。仿真同时证实了提出的预编码设计方法的误码率接近信道完全已知时的预编码系统的性能。该设计方法可应用到实际的具有反馈的无线多天线通信系统中。     

基于模糊层次分析的MIMO/SA多天线系统算法性能评估方法

多输入多输出（multiple input and multiple output, MIMO）和智能天线（smart antenna, SA）是第四代移动通信系统的关键技术,其结合的MIMO/SA多天线系统所采用算法的不同,直接影响系统性能,准确评估MIMO/SA多天线系统的算法性能,对于实际应用十分重要。结合波达方向估计算法、空时编译码算法、波束成形算法的算法性能指标,应用模糊层次分析法建立了层次结构模型,确定了各算法性能指标的权重和隶属度,得到了MIMO/SA多天线不同实现方案中不同算法的模糊综合评估方法,进行了仿真验证。仿真结果表明,评价方法能在不同的MIMO/SA多天线实现方案中选择出优化方案,对MIMO/SA多天线系统的方案设计与算法实现有较好的参考价值。     

一种基于发送赋形的空间复用MIMO方案

提出了一种基于发送赋形的空间复用MIMO方案.该方案将空间复用多天线技术与智能天线的波束赋形技术相结合,兼具了两者的优势,能在传送多路数据的同时有效对抗干扰和噪声,大大提升系统的性能.该方案在相同仿真条件下比基于空间复用的VBLAST技术和波束赋形技术具有更低的误码率性能及更高的频谱效率.     

上行MIMO MC-CDMA系统联合的检测

将多输入多输出（MIMO）技术应用于传统的MC-CDMA方案,构成MIMO MC-CDMA系统,能在很大程度上提高MC-CDMA方案的性能.提出了一种上行MIMO MC-CDMA系统联合的V-BLAST（Vertical-Bell Labs Layered Space-Time）和多用户检测算法,该算法首先分别对每个用户采用一种改进的基于最小均方误差（MMSE）的迭代干扰抵消V-BLAST检测获得两组不同的检测数据,然后联合所有的用户运用最大似然（ML）准则对迭代中间结果进行选择从而实现性能优化.仿真结果表明所提出算法显著提高了系统的误码率（BER）性能.     

空时复用多用户MIMO系统联合天线选择

在下行多用户MIMO通信系统中,用户间很难相互利用彼此间信息,用户间干扰消除必须在基站完成.又由于多用户MIMO系统的复杂结构,使得其链路成本极大增加.针对这些问题,提出一种低复杂度的预编码算法和相应的优化预处理算法,达到消除多用户干扰的目的,与传统线性预编码算法相比,所提算法可充分利用多用户系统容量,为用户提供较好的空间发射分集增益.同时,为了降低系统硬件成本,进一步给出一种基于误码率的发送端、接收端联合天线选择算法.所提天线选择算法可以取得与优化预处理算法相近的误码率性能,使得多用户通信系统性能与硬件成本间达到很好的折衷.仿真结果表明所提算法可以获得较好的性能,适用于实际的通信系统.     

Zero-forcing beamforming with receiver antenna selection in downlink multi-antenna multi-user system

A study on the zero-forcing beamforming （ZFBF） scheme with antenna selection at user terminals in downlink multi-antenna multi-user systems is presented. Simulation results show that the proposed ZFBF scheme with receiver antenna selection （ZFBF-AS） achieves considerable throughput improvement over the ZFBF scheme with single receiver antenna. The results also show that, with multi-user diversity, the ZFBF-AS scheme approaches the throughput performance of the ZFBF scheme using all receiver antennas （ZFBF-WO-AS） when the base station adopts semi-orthogonal user selection （SUS） algorithm, and achieves larger throughput when the base station adopts the Round-robin scheduling algorithm. Compared with ZFBF-WO-AS, the proposed ZFBF-AS scheme can reduce the cost of user equipments and the channel state information requirement at the transmitter （CSIT） as well as the multiuser scheduling complexity at the transmitter.     

Codebook selected beamforming algorithm for multiuser MIMO systems

For reducing the inter-user interference in multi-user multiple-input multiple-output(MU-MIMO) wireless communication systems,e.g.,MIMO-orthogonal frequency division multiplexing(MIMO-OFDM) systems,it is often desirable to the complex preprocessing at the transmitter.This paper proposes a multi-user beamforming algorithm with sub-codebook selection.Based on the minimal leakage criterion,the codebook selection,limited feed-forward and minimum mean square error(MMSE) detection are combined in the proposed algorithm.This avoids the complex channel matrix decomposition and inversion.Consequently,the computational complexity at the transmitter is significantly reduced.Simulation results show that the proposed algorithm performs better than existing beamforming algorithms.     

SC-FDMA系统中继波束赋形与用户功率分配算法

针对协作单载波频分多址（single-carrier frequency-division multiple access, SC-FDMA)系统提出了一种信干噪比约束下的中继波束赋形和用户功率分配联合优化算法。该算法能使得基站端输出信干噪比满足给定约束条件的同时最小化中继节点和用户节点的发射功率。该文通过利用矩阵分析中的瑞利商理论以及交替优化理论,分析并推导得出了最优的中继节点波束赋形和用户功率分配算法。仿真结果及分析表明,该文提出的中继波束赋形和用户功率分配〖JP3〗算法与采用正交频分复用系统下的算法相比能有效地节省中继和用户节点的发射功率。此外,为了降低算法复杂度以及所需反馈开销,该文还给出了用户端等功率分配的方法以及在此基础上的中继波束赋形算法。     

基于非合作博弈模型的跨层资源分配算法

针对多用户多输入多输出 正交频分复用(multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiple, MIMO-OFDM)系统的上行链路提出一种基于非合作博弈模型的跨层资源分配算法。基站为用户分配初始上行速率后,各用户间通过非合作博弈方式实现功率最小化。功率未饱和的用户向基站申请增加吞吐量,基站在调整用户吞吐量时综合考虑用户信道条件与媒体访问控制（media access control, MAC）层缓存的状态。仿真表明,算法既降低了用户终端的功率开销,同时兼顾了多用户间的公平性。     

基于线性弥散空时码的有限反馈干扰对齐算法

干扰对齐(interference alignment,IA)作为极具潜力的干扰管理策略,能获得与用户数量成线性关系的自由度增益,但因其需要全局实时信道状态信息(channel state information,CSI)才能有效实现,使得IA理论向实用的转化将面临众多挑战。针对该问题,本文基于多小区蜂窝系统,提出了一种基于线性弥散空时码的有限反馈干扰对齐算法,该算法将预编码和线性弥散空时码编码进行级联,在只需反馈单个用户CSI的条件下,通过合理地设计预编码矩阵、线性弥散空时码块以及接收端的接收矩阵,来实现干扰的完全消除。仿真结果表明,相比已有研究,新IA算法在实现干扰完全消除的情况下,能够极大地降低系统CSI反馈开销。     

基于优化ZFBF的认知MISO系统中的用户选择算法

为提高认知无线电多输入单输出(cognitive radio multiple input single output, CR MISO)系统传输速率,给出一种基于波束成形的用户选择算法。假设信道状态信息已知,算法采用零空间理论消除对主用户(primary user, PU)干扰和优化迫零波束成形(zero forcing beamforming, ZFBF)技术消除认知用户(cognitive user, CU)间干扰。考虑发射功率限制,依次选择CU进行注水功率分配实现最大化系统传输速率。此外,在迭代中采用正交三角分解（orthogonal triangular decomposition, LQ)减少算法复杂度。数值分析表明,本算法系统的传输速率与PU的干扰门限大小无关,且比采用近正交用户选择算法的系统传输速率高4~6bps/Hz。当发射功率限制为10 dB时,在相同条件下使用优化ZFBF的传输速率比使用ZFBF的传输速率高约1 bps/Hz。     

基于FDM的多进制多用户DCSK

基于传统的多用户差分混沌移位键控(differential chaos shift keying,DCSK),本文提出一种新型的多进制多用户DCSK 混沌扩频通信方案。该方案在发送端将二进制码元转换为多进制码元,极大提高了二进制码元的传输速率,并利用频分复用实现多用户传输。接收端将所有用户参考信号合并作为新的参考信号,分别与各个用户进行相关解调。仿真结果表明,增加用户数可以有效改善多进制多用户DCSK系统的误码性能,该方案具有一定的实际应用价值。     

基于正交混沌载波的多用户DCSK系统性能分析

现有的多用户差分混沌移位键控(multiple user differential chaos shift keying, MU-DCSK)算法存在用户间干扰、误码性能不理想等问题。为了提高误码性能,提出一种基于正交混沌载波的多用户差分混沌移位键控(MU-DCSK based on orthogonal chaotic carrier,OMU-DCSK)通信系统。该系统通过设计一种正交混沌信号发生器,利用其转换特性和正交特性,有效降低平均比特能量和彻底消除多址干扰。推导出在瑞利信道中的比特误码率公式并进行仿真。理论分析和仿真结果表明,OMU-DCSK在较小牺牲系统复杂性的条件下,有效提高了系统的误码性能。     

多用户双向AF MIMO中继系统的联合预编码算法

近年,双向放大转发(amplify-and-forward, AF)多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)中继系统中的预编码设计吸引了越来越多研究学者的兴趣。然而,在实际MIMO中继通信系统中,针对双向传输下的系统,对多用户模型进行的研究较少。由此,针对多用户双向AF MIMO中继系统模型,提出了一种联合预编码算法。采用在所有节点功率限制下,以最小和均方误差(minimun sum mean square error, MSMSE)设计准则去求解联合信源、中继和信宿端多用户的非凸优化问题,将最初的非凸优化问题转化成多个子优化问题,并利用半正定规划设计、平方约束二次规划设计以及二阶锥规划设计求解子优化问题。之后通过交替迭代方法进一步求解每个子凸优化问题局部优化值,达到优化所有节点矩阵变量的目的。所提算法较现有的算法,不仅在优化问题方面考虑更全面、更实用,而且实验仿真结果验证,提出的算法在系统和均方误差(sum mean-square-error, SMSE)性能、和速率以及误码率(bit-error rate, BER)上有均有改善。