毫米波大规模MIMO系统中基于GMD的低复杂度混合预编码

针对毫米波大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中,基于几何均值分解(geomet-ric mean decomposition,GMD)的混合预编码方案计算复杂度高的难题,提出一种基于GMD的低复杂度混合预编码方案.根据交替最小化原则,通过基于阶递归最小二乘的...     

基于虚拟子阵列的多用户大规模MIMO混合预编码

为了在多用户大规模多入多出系统中获得更高空间分集增益,提出一种基于虚拟子阵列的部分连接结构模数混合预编码方案.此方案允许射频链路动态连接发射天线.首先通过提取空口信道的共轭相位设计模拟预编码矩阵,并提出逐元最大化虚拟子阵列增益算法以获得更大模拟预编码增益,然后对等效信道实施迫零数字预编码.仿真结果表明,Rayleigh衰落信道中所提虚拟子阵列方案比传统的部分连接结构方案能取得更高的频谱效率,且对相位量化误差不敏感.     

宽带太赫兹大规模MIMO系统中的混合预编码

针对宽带太赫兹大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)通信系统中更大的带宽和更多的天线导致的波束分裂问题,构建了基于时延的宽带太赫兹大规模MIMO系统的混合预编码通信模型,并提出了一种高效且可实现的联合时延和相位的宽带太赫兹混合预编码算法。考虑到时延器值的硬件限制,通过最小化最优模拟预编码与等效模拟预编码之间的差来联合优化模拟预编码矩阵和数字预编码矩阵,将联合优化问题转换成目标优化问题,通过将非凸问题转换成等价的凸问题来求全局最优解。仿真结果表明,提出的算法可以获得接近最优的可实现速率性能,且可以提高能量效率。     

多用户MIMO系统中连续块对角化预编码算法

块对角化(BD)预编码是多用户MIMO(MU-MIMO)系统下行链路中广泛采用的线性预编码方案.当用户有多路数据流时,传统的BD预编码存在数据流间等效信道增益不平衡的问题.该文基于BD预编码算法,提出连续BD预编码(SBD)算法.新算法考虑天线间干扰提出新的干扰矩阵构造方法,连续地计算每根接收天线所对应的预编码矩阵.SBD预编码减小了由BD预编码引起的每个用户多路数据流之间有效信道增益的差距,提高了用户的平均误码性能.发射机采用空间分集的发送策略时,接收端进行合并,与BD算法相比,能够获得更多的分集增益.计算机仿真表明,在{2,2}×4的MU-MIMO系统中,当误码率为10~(-3)时,所提算法与现有BD算法相比,获得约2dB的性能增益.     

多用户MIMO系统的有限反馈预编码

提出了一种多用户多数据流情况下基于接收机输出端信漏噪比准则的有限反馈预编码方法,很好地解决了实际通信系统中由于反馈信道的带宽限制,发射端往往仅已知部分信道信息的问题.该编码方法不仅有效避免了迫零有限反馈预编码方法发送端和接收端的天线数限制要,且在接收端成功避免了噪声被放大.仿真比较了该方法在不同反馈比特数下的系统容量.结果证实.相较于迫零有限反馈预编码方法,本文方法可获得更高的系统容量.     

基于毫米波大规模MIMO的用户调度问题

毫米波传播具有很高的路径损耗以及较强的方向性,对障碍物造成的阻挡以及由运动引起的多普勒频移等非常敏感,因此如何提供稳定的链路质量成为毫米波通信系统中必须解决的问题,又因为电磁波有不同的传播特性,基于天线个数的不断增加和对成本的考量,传统的多用户预编码技术难以运用在毫米波通信系统中,因此如何将毫米波通信与Massive MIMO进行结合成为未来无线通信发展的重要研究方向。针对毫米波系统的以上几点特性,提出了一种基于FDMA的毫米波系统中用户频域调度与多个用户进行混合预编码的联合算法,通过运用该算法可以提高毫米波通信系统的性能。仿真结果表明：该算法的性能近似于纯数字预编码的性能,与其它同类算法相比,计算复杂度增加的并不明显,可以大大改善毫米波Massive MU-MIMO系统的性能。     

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.     

基于张量分解的大规模多输入多输出天线预编码

提出基于张量分解的大规模多输入多输出(MIMO)天线预编码方案,利用张量分解对高维天线发送数据的降维,保持数据的低秩多维结构特征,获得更加有效的数据表示;同时,通过联合天线和用户信号的空域和时域的相关性,实现发射分集,克服大规模MIMO信道衰落和降低发射误码.通过仿真结果表明该方案适用于大规模MIMO系统.在相同条件下,与传统方案相比,误比特率更低.     

单用户毫米波大规模多输入多输出系统的几何均值混合预编码

针对奇异值分解在不同的信道及信噪比中进行比特分配造成的误码问题,提出了一种基于几何均值分解的混合预编码算法。在同时考虑预编码器和合成器的情况下,首先在基站端用奇异值分解设计数字编码器,利用基追踪原理设计模拟预编码器。然后在接收端采用启发式算法来设计数字合成器和模拟合成器。仿真结果表明,提出的混合预编码方案比传统基于奇异值的混合预编码具有更低的误码率,且频谱效率更接近理想值。     

基于格拉斯曼流形的多用户大规模混合预编码

针对大规模天线系统采用全数字预编码时,所需射频链的数量较多而导致实现成本和硬件复杂度较高的问题,提出了一种基站端的两级混合预编码方案.该方案以最小化均方误差为准则,设计预编码矩阵的目标函数,并采用基于格拉斯曼流形的共轭梯度算法对目标函数进行求解.仿真结果表明:所提出的混合预编码方法能有效降低硬件实现复杂度,同时性能接近全数字预编码方式.     

基于预编码方案的多小区多用户MIMO系统干扰抑制研究

MIMO技术通过多天线来提高空间分集和复用能够获得比传统单输入单输出系统更高的信道容量、传输可靠性和频谱效率.多小区多用户MIMO系统是MIMO系统发展的一个新方向,它能支持更大的系统吞吐量和更多用户数量.然而,工程应用时必须考虑如何抑制多小区多用户MIMO系统产生的强干扰.本文提出一种以信号与产生的干扰泄漏噪声比(S...     

大规模MIMO预编码中降低反馈开销的方法

研究大规模多输入多输出(MIMO)系统下,天线数增多反馈开销随之显著增大的问题,提出一种分割码本的预编码方法。该方法将有限反馈的大码本等间隔地分成k个码本,信道变化一次k个码本中的多个码本就被循环一次,选出一个最优码字Fi。Fi放入新开辟的储存空间,方便与下次选出的最优码字比较,循环一次Fi更新一次。同时将注水算法与之结合,使系统性能大大提高,而不会增加反馈量。仿真表明：正交移相键控(QPSK)调制、离散傅立叶变换(DFT)码本的预编码、反馈比特数为4的条件下,系统误码率与单一码本下预编码误码率对比,约提升3dB;用较少反馈量便可取得与大码本预编码几乎相同的误码率。     

毫米波MIMO系统基于块对角化的混合预编码算法

在毫米波大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)系统中,传统的数字预编码器需要给每一个天线配置一条独立的射频(radio frequency, RF)链路,这将会大大增加系统的成本和功耗,通过混合预编码可以有效地解决射频链路受限的问题。目前,混合预编码的研究大多都是针对多用户单天线场景,没有考虑到用户端配置多根天线的情况,为了消除多用户间干扰,增加系统的频谱效率,提出一种针对多用户多天线场景的混合预编码算法。在模拟端,通过基于矩阵迭代算法和模拟矩阵集合设计方法进行求解。在基带端,采用块对角化技术(block diagonalization,BD)消除多用户之间的干扰。仿真结果表明,所提出的多用户混合预编码算法相较于传统的块对角化混合预编码算法具有更好的性能表现,且更接近于纯数字预编码算法。     

去蜂窝大规模MIMO系统中预编码算法研究

为降低去蜂窝大规模MIMO系统中预编码算法复杂度,提出一种基于Neumann级数的低复杂度预编码算法.该算法首先计算信道矩阵转置与信道矩阵共轭的乘积得到正定Hermitian矩阵,接着根据Neumann级数收敛条件,对正定Hermitian矩阵进行加权处理,最后通过Neumann级数多项式展开近似获得正定Hermiti...     

双向中继网络多对大规模MIMO系统安全性研究

在配备有大量天线的多对大规模多输入多输出(MIMO)系统中,研究了多个用户通过双向中继网络交换消息的安全问题.首先,推导出用户的安全容量表达式;然后,通过分析结果,讨论信道容量、天线数和用户对数之间的数学关系,得出系统安全容量的近似表达式.仿真结果表明:当中继的传输功率和用户发射功率远远大于噪声功率时,安全容量与天线数量成正比,与干扰用户对数成反比.     

基于最大比传输预编码天线分组技术的大规模多入多出系统能效研究

大规模多输入多输出(MIMO)系统中,大型天线阵列之间的强天线相关性会导致系统性能降低.针对下行链路场景,提出基于最大比传输预编码的联合天线分组和天线选择算法,把大规模天线阵列划分为若干组,在每组中基于信道矩阵最大列范数选择天线,构造所选天线与接收天线间的信道矩阵,并计算对应的预编码矩阵.建立能效模型,分析联合天线分组...     

多小区大规模MIMO中基于角度域的导频分配策略

在多小区大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中,导频污染(pilot contamination,PC)已成为限制整个系统性能的瓶颈。针对最小均方误差估计(minimum mean square error,MMSE)去污染方案复杂度高的问题,提出一种简便的导频分配方案,即利用信道离散傅里叶变换峰值位置和信道角度参数的关系,将导频资源映射到不同角度范围,从而基站可以从角度域恢复出信道信息。同时,给出了角度域信道恢复公式,分析了角度域分组数与去污染能力的关系。通过数值仿真结果表明,所提出的方案具有较好的导频污染抑制能力,同时具有更低的计算复杂度。     

基于空间相关性的大规模多用户MIMO预编码

由于FDD(frequency-division duplex)系统的信道不具有互易性,使得大规模MIMO(multiple-input multiple-output)系统发射端对多天线信道信息的获取变得十分困难。为了解决基站获取信道状态信息的问题,可以采用双重结构预编码方案,将对长期CSIT处理的波束成形和随后对短期CSIT处理的线性预编码进行级联,可以有效地降低反馈开销。预编码矩阵由基于空间相关性的预波束成形矩阵和基于短期CSIT的传统预编码矩阵决定。通过将具有空间相关性的用户进行分组,并将分组后的用户的信道矩阵与基于空间相关性的相同的预处理矩阵相乘,使预编码信号空间的维度降低。     

多进多出中继系统中基于失真信道估计的线性预编码

在放大转发多进多出(MIMO)中继系统基础上,提出了一种基于失真信道估计的中继线性预编码设计方案.该方案将信道估计误差建模为高斯随机变量,并根据最小均方误差（MMSE）准则,通过理论推导给出了闭式解.数值仿真结果表明,与不考虑信道估计误差时的方案相比,该方案有效降低了系统的均方误差和误码率.