LTE-Advanced系统中的MIMO技术性能评估

为了对先进的长期演进技术(long term evolution-advanced,LTE-Advanced)系统中的多输入多输出(multiple input and multiple output,MIMO)技术的性能进行评估,简单回顾了LTE-Advanced系统中的2种MIMO技术,即空间复用和空间分集,并介绍了一种适合LTE-Advanced系统评估的信道模型--IMT-Advanced(international mobile telecommunications-advanced)信道模型.基于该信道模型,通过系统仿真对以上2种关键MIMO技术进行了性能评估.仿真结果表明,不同的MIMO技术、调制方式、码本、复用率及接收方案都对性能有极大的影响.     

LTE-Advanced系统中的MIMO技术性能评估

为了对先进的长期演进技术(long term evolution-advanced,LTE-Advanced)系统中的多输入多输出(multipleinput and multiple output,MIMO)技术的性能进行评估,简单回顾了LTE-Advanced系统中的2种MIMO技术,即空间复用和空间分集,并介绍了一种适合LTE-Advanced系统评估的信道模型-IMT-Advanced(international mobile tele-communications-advanced)信道模型。基于该信道模型,通过系统仿真对以上2种关键MIMO技术进行了性能评估。仿真结果表明,不同的MIMO技术、调制方式、码本、复用率及接收方案都对性能有极大的影响。     

MIMO技术的空时编码技术

本文介绍了MIMO技术的空时编码技术,重点介绍空时分组码的编码和解码方法。最后介绍了MIMO与空时码的研究动态。     

有限反馈下大规模MIMO系统性能仿真

大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统由于天线数目的急剧增加,其模型与传统多入多出系统有诸多不同,反馈信息对系统性能有较大影响.针对迫零波束成形、有限反馈等条件下,对大规模MIMO系统进行仿真,研究其性能,对其实际应用有一定的指导意义.仿真分析表明,有限反馈下的大规模MIMO系统在反馈比特数目较少时与传统MIMO系统性能相仿,当反馈比特达到一定数目后,系统容量性能将显著提升.     

MIMO广播信道下的低复杂度多用户调度算法

为了解决多输入多输出(MIMO)广播信道存在大尺度衰落条件下的多用户调度问题,将zero-forcing dirty-paper(ZF-DP)发送方案和最大权重匹配方法相结合,给出了一种时分的调度算法。在此基础上,采用用户排序和减小匹配搜索范围的方法,给出了2种简化算法,并且分析和比较了它们的复杂度。仿真结果表明:与相同发送方案下的线性最优调度相比,这2种简化算法的性能差距不超过15%,而且它们的复杂度较低,易于实现,具有较高的实用价值。结果还为调度间隔、匹配搜索范围等参数的选择提供了参考。     

MIMO广播信道下的低复杂度多用户调度算法

为了解决多输入多输出(MIMO)广播信道存在大尺度衰落条件下的多用户调度问题,该文将zero-forcing dirty-paper(ZF-DP)发送方案和最大权重匹配方法相结合,给出了一种时分的调度算法。在此基础上,采用用户排序和减小匹配搜索范围的方法,给出了两种简化算法,并且分析和比较了它们的复杂度。仿真结果表明:和相同发送方案下的线性最优调度相比,两种简化算法的性能差距不超过15%。而且它们的复杂度较低,易于实现,具有较高的实用价值。结果还为调度间隔、匹配搜索范围等参数的选择提供了参考。     

低复杂度的正交空间调制检测算法

正交空间调制(quadrature spatial modulation,QSM)系统通过增加空间维来提高传统空间调制(spatial modulation,SM)的频谱利用率(频谱效率), 这在传统的多输入多输出 (multiple-input multiple-output,MIMO)技术中引起了极大的关注。虽然最大似然(maximum likelihood,ML)检测算法能够实现最优性能,但其穷尽搜索带来了极高的计算复杂度。而经典的线性检测算法最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)和迫零(zero forcing,ZF) ,虽然在复杂度方面较最大似然ML最优检测低,但其误比特性能却比最大似然ML检测算法差很多。为了更好实现系统在计算复杂度和误比特性能之间的均衡,提出一种基于迫零的线性检测算法——增强型迫零(enhance zero forcing,EZF)。仿真结果表明,提出的检测算法不仅能够实现比传统检测算法(如迫零和最小均方误差)更好的性能,而且在复杂度方面较ML有明显的降低。     

MIMO系统中有限反馈条件下的低功耗波束设计

为减小能量受限的多输入多输出(M IM O)系统的发射功率,该文提出了一种低功耗波束成形算法。该算法用特征矢量作为波束系数,用凸函数优化的方法优化波束之间的功率分配,使得系统在满足一定误符号率(SER)的前提下,发射功率最小。为减少反馈,该算法在发端仅需用有限的信道反馈信息——信道的相关矩阵信息或信道的均值信息,而不需完全的信道信息。结合正交空时码,该算法没有任何速率损失。仿真结果表明,与等功率波束成形算法相比,该算法能够有效地降低功耗。     

基于3GPP-SCM的MIMO信道多普勒功率谱性能研究

多普勒功率谱是分析无线信道的一项重要指标,对接收机的调制解调都存在一定的影响.随着多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统的发展,经典多普勒功率谱已经不再适用于MIMO信道的分析.为了更好地分析与更准确地预估MIMO系统的多普勒功率谱.基于第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project,3GPP)的空间信道模型(spatial channel model,SCM),对角度谱为拉普拉斯分布时无线信道的多普勒功率谱进行了理论分析与推导,并结合SCM模型的空时相关性提出了统计多普勒功率谱的方法.在MATLAB仿真平台上,通过配置特殊的发射信号提取各径的衰落系数并统计了数值结果.仿真结果表明,MIMO信道下的多普勒功率谱不仅由用户终端移动速度、中心载波决定,入射波角度分布对其分布也起着决定性的影响.     

空间相关特性对矿井MIMO系统性能的影响

多输入多输出(MIMO)技术可有效地抵抗矿井巷道中无线传输多径衰落现象,文章分析了矿井MI-MO信道容量所受影响因素,研究了MIMO系统的具体散射环境和天线阵列的相关性,建立了矿井MIMO相关信道模型,并对不同的相关系数进行了数值分析;结果表明,MIMO系统性能受矿井巷道的空间相关性影响非常大。     

超大规模MIMO中包含球面波特征的最优传输方法研究

在超大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)通信场景下,无线传输信道存在球面波特性,目前超大规模MIMO研究中多采用平面波模型,对球面波特征认识不足,忽略了其对系统传输设计的影响。针对此问题,基于球面波模型,利用统计信道状态信息,研究了多用户超大规模MIMO中的传输设计问题,分析了影响最优传输的关键特征参数,获得了包含球面波特征的最优发射策略的闭式表达式。研究结果表明,球面波模型下的最优发射策略与多用户所处位置有关,采用用户调度策略可以解决波束与用户间的误匹配问题。在此基础上,提出了一种基于贪婪思想的低复杂度多用户调度策略,仿真结果显示,所提传输策略能以较低复杂度达到近似最佳性能。     

基于MIMO信道误差模型的保障QoS的自适应调制

以系统总速率最大化为目标,提出了一种基于信道误差模型的多用户MIMO下行系统保障用户QoS的资源分配机制.基站应用空分多址接入(SDMA),同时支持多个用户,利用线性预编码方法抵消用户间的干扰,提出发射端在非理想信道信息情形下提供用户QoS保障的自适应调制方案.为降低系统复杂度,提出应用于实际系统的次优算法.仿真结果表明:所提出的次优算法在将指数级复杂度变为线性复杂度的同时,性能非常接近最优算法.     

反馈受限的多用户MIMO下行链路预编码算法研究

在上行链路反馈受限的MIMO信道系统中,通过最大化反馈的信道质量信息可以获得相关门限阈值。现有研究在提高用户和速率方面已达到较好效果,但同时也提高了算法复杂度。为了在不损失多用户分集增益的前提下降低反馈开销,提出一种基于门限的次优下行链路预编码方案。在反馈信道方向信息(CDI)和信道质量信息(CQI)的基础上,应用迫零波束成形(ZFBF)算法进行预编码。实验结果表明,该算法在保证较高和速率的同时有效降低了计算复杂度。     

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.     

一类MIMO网络控制系统的时滞相关控制器设计

针对一类具有多个独立传感器和执行器的多输入多输出(MIMO)网络控制系统(NCS),首先在传感器和执行器采用时钟驱动,控制器采用事件驱动的条件下将系统建模为具有多输入时延的连续时间系统,然后利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法给出系统状态反馈控制器的设计方法.这种方法可直接通过求解一组线性矩阵不等式获得相应的控制器.     

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...     

低信噪比实孔径雷达机场目标图像匹配算法

提出了一种适用于低信噪比条件下的实孔径雷达机场目标图像匹配定位算法.通过对实孔径雷达图像中机场目标的检测识别,实现匹配定位.算法包括机场跑道检测及跑道端点定位两个阶段,分别采用了线特征滤波技术及目标背景的对比度信息.首先通过线特征滤波预处理和投影变换检测机场跑道所在的直线,然后利用机场在实孔径雷达图中的结构特征,根据机场及周围背景的对比度来定位跑道端点.实验结果表明:在成像条件较差的情况下,该算法仍能保证较高的匹配定位准确度.     

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.     

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。