ZFDPC编码自组织传感器网络信道容量的研究

自组织的随机模式广播式多输入多输出(MIMO)系统信道容量的估计是基于系统接收端传感器天线数量是确定的,而发送端传感器天线数量是随机的.为了精确估算此系统的信道容量,把ZFDPC(ZEROFORCEDIRTYPAPERCODE)算法和贝叶斯(Bayes)方法结合起来,对发送端和固定端天线数量固定的MIMO系统的信道容量进行修正.仿真试验表明:这样的算法对于随机广播式MIMO系统信道容量的估算是合理的.     

天线相关性对多天线系统信道容量的影响

基于多天线系统的容量等效公式,从空间因素着手,计算多天线系统中天线数量、天线间距、角度扩展与信道容量之间的最优值,并通过数值模拟验证,分析3个空间因素产生的天线相关性对多天线系统信道容量的影响.结果显示,增加发射天线数或者接收天线数都能显著地增加系统的信道容量,其中增加接收天线数比增加发射天线数效果更好.但是在有限的空间一味增加天线数量又会减小天线间距,从而增加天线之间的相关性,进而降低信道容量.因此,在设计多天线工程时,可在一定天线间距和角度扩展情况下,尽可能地增加天线数量,以达到信道容量的最优值.     

单发多收无线窃听信道中的自适应保密速率传输方案

针对无线通信中基于保密中断的物理层安全问题,提出了一种单发多收(SIMO)窃听信道下使用保密中断概率约束的自适应保密速率方案。利用信道估计与信道的衰落特性分别获得发射端到合法接收端信道(主信道)的信道状态信息(CSI)与发射端到窃听者信道(窃听信道)的统计CSI。在发射端已知主信道CSI而未知窃听信道CSI的情况下,根据主信道CSI和窃听信道CSI的概率密度函数对保密传输速率进行自适应调整,并根据保密中断的定义确定发射门限,然后在满足保密中断概率约束的条件下实现保密吞吐量的最大化。在准静态瑞利衰减信道条件下进行了仿真验证,结果表明:与以往的SISO系统方法相比,在保密中断概率低于0.1、合法接收端天线数不少于窃听端时,系统的保密吞吐量可提高1倍以上;即使合法接收端的天线数少于窃听端,只要合法接收端的天线数足够多,SIMO系统的保密吞吐量仍能优于SISO系统。     

采用MMSE和ZF接收的多天线系统容量

研究了无线通信中多天线系统的信道容量,采用并行最小均方误差(MMSE)和迫零(ZF)检测算法推导出简化接收方案下系统的容量公式,分析了系统中断概率与信噪比、天线数以及传输速率的关系。结果表明,采用MMSE检测的二发二收的MIMO系统在传输速率为4b.s-1.Hz-1的情况下,为了达到10-2的中断概率,需要20dB的发送功率;而同样接收方案的四发四收MIMO系统则只需要不到2dB的发送功率。理论分析及仿真结果均表明,采用MMSE接收的系统中断概率在一定的门限传输速率下接近采用ZF接收的系统,并且此门限传输速率随着天线数的增加而增加。     

不完全信道状态信息条件下Turbo-BLAST系统中注水天线选择和功率分配算法

该文针对信道估计有误差情况,在不完全信道状态信息条件下提出了一种适用于Tur-bo-BLAST系统的天线选择和功率分配算法,发送端在总功率约束条件下,依据信道状态信息进行发送天线选择,并对选择的天线进行注水功率分配,以获得最大化信道容量.在接收端,采用Turbo原理对接收信号进行迭代检测,以改善系统的误比特率性能.仿真结果表明,采用所提算法不仅可以显著提高系统的信道容量,误比特率性能也有所改善.     

两跳无线网络中的中继调度算法

针对两跳无线网络的中继调度问题,提出了一种基于信道容量最大化的中继节点迭代调度算法.该算法基于放大转发型中继协议,以目标节点进行联合译码时的瞬时容量最大化为准则而依次选取中继节点,直至中继数达到源节点发射天线数或信道容量不再增加.仿真结果表明,在不同的中继节点总数、源节点发射天线数以及前后向信道信噪比条件下,该算法比传统算法获得了较大的容量增益和多中继分集增益,更加接近于信息论意义上的容量上界.     

基于SIMO系统的RA-CDSK通信方案性能分析

针对无线通信中的信道衰落问题,提出一种单输入多输出参考自适应相关延迟键控(single-input-multiple-output reference-adaptive CDSK,SIMO-RA-CDSK)通信方案。采用高斯近似分析法分别在AWGN信道和Rayleigh平衰落信道条件下推导出SIMO-RA-CDSK系统的误比特率BER公式,并且对SIMO-RA-CDSK系统的理论分析进行Monte Carlo仿真验证。研究结果表明:与传统混沌通信系统相比,该方案不仅在解调过程中降低了信号内干扰分量和噪声干扰分量,而且能够通过接收端多天线获得有用信号分量的增益。SIMO-RA-CDSK系统误比特率随着接收端天线数量增加而下降;由于在SIMO-RA-CDSK中信号内干扰和噪声干扰较少,在接收端天线数量相同的条件下,SIMO-RA-CDSK系统误比特率比SIMO-CDSK(single-input-multiple-output CDSK)系统的低。     

一种超宽带系统中的多天线加权预处理方案

针对高传输速率超宽带系统中的符号间干扰问题,提出一种新的多天线加权预处理方案.当发射端已知所有子信道的信道状态信息时,通过信道系数翻转即可以获得每个子信道的预处理抽头系数及等效信道.采用基于广义瑞利商方法求得的最优天线加权系数,能够使得在接收端采样处的信干噪比最大化.采用该发射方案,接收端仅需单天线即可实现捕获多径能量和抑制符号间干扰的折中.仿真结果表明:相对简单的天线合并方案,所提方案在4发射天线下能够获得至少2 dB的误码性能提升.     

移动通信空时分组码的正交设计

介绍了移动通信中的空时码,针对多天线系统提出了空时分组码的正交设计理论,可以采用高效的调制技术（QAM．PSK）,由多天线同时发射。接收端采用最大似然译码可以获得最大的分集增益。并因空时码有很高的频谱利用率．从而使空时码在未来移动通信及无线局域岗中得到广泛的应用。     

基于IEEE802.11a标准协议的MIMO-OFDM系统信道估计

针对基于IEEE802.11a标准协议的多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统信道估计问题,提出了一种在时域中进行最小二乘(LS)信道估计的方案,该方案的基本思路是根据发送端与接收端的时域信号来计算发射天线与接收天线之间的时域信道响应.为了保证LS信道估计的均方误差(MSE)最小,还提出了一种最优导频序列设计方案.对比传统的导频设计方法,该方案只需要少量的训练块,且不随天线数目的增加而增加,发射天线的数目也没有限制.该导频设计方案要求导频序列中每个导频的能量不但相等,而且不同发射天线中的导频序列需要相互相移正交.仿真实验验证了此算法的有效性.     

Analytical Expression for the MIMO Channel Capacity

Introduction Information theory has demonstrated the enormous po-tential capacity of wireless communication systems with antenna arrays at both the transmitter and the re-ceiver[1,2],when the channel exhibits rich scattering and complete channel state inf…     

MIMO通信系统的信道容量分析及MATLAB仿真实现

在多入多出（MIMO）系统原理和模型的基础上,分析了基于单入单出（SISO）、单入多出（SIMO）、多入单出（MISO）以及MIMO系统的信道容量．利用MATLAB语言,基于瑞利衰落信道,分别仿真了以上四系统的信道容量,并比较了不同天线数目的MIMO系统的信道容量．通过搭建MATLAB仿真平台,说明了MIMO系统可以大幅增加信道容量．MIMO通信系统能满足无线通信系统高质量、高速率要求．     

分层动态虚拟 MIMO 的信道容量分析

针对如何解决目前移动通信频率紧缺及信道容量不足的问题,提出了一种新型的分层动态虚拟多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统结构,该结构结合了移动云的灵活接入、覆盖面积广等特点,并将虚拟MIMO技术融合在该结构中,较显著地提高了系统的信道容量.在该结构下,用户在层次之间进行通信并利用注水算法进行功率的优化分配.而对用户在跨越多层次进行通信的情形,提出了一种同时将层次间距离和传输功率进行最优化的马尔可夫链算法.该算法通过监测用户的变化进而调节层次间距离和传输功率,从而获得最大的信道容量.仿真结果显示,注水算法通过功率优化获得了层次间的分层动态虚拟MIMO结构的最大信道容量,马尔可夫链算法实现了用户跨越多层次通信情形下的最大信道容量.     

有限反馈的MIMO系统容量分析

容量是移动通信系统设计中的一个重要因素,该文研究了有限反馈下的MIMO系统容量,给出了确保系统获得正容量增益时所需的最小反馈比特数的表示式.数值计算对比了采用RVQ方法和LBG码本生成方法下的系统容量,并且分别列出了若干天线对和信噪比下所需的最小反馈比特数.结果表明:当反馈比特数大于等于某个门限值,系统将会产生正容量增益,反之相反;整体上来看,RVQ方法优于LBG方法.     

多输入多输出系统发射天线选择对系统信道容量的影响

针对多输入多输出(MIMO)系统信道矩阵秩亏引起信道容量下降的问题,基于信道容量上限提出了一种发射天线选择方法.该方法利用信道矩阵与发射空间相关矩阵秩相同的特点,重新构建了蕴含模型物理参数的信道模型.在对空间相关矩阵QR分解的基础上,采用随机矩阵理论推导了迫零接收机信噪比的概率密度函数,从而得到了MIMO系统信道容量的上限.该方法不需要已知信道的瞬时状态信息,只取决于衰落的空间相关,计算的复杂度较低,易于实现.仿真结果表明:在低散射环境中,适当地选择发射天线可以使系统的信道容量增加约1 b/s;当接收信噪比大于6.5 dB时,发射端采用均匀圆阵系统的性能要优于采用均匀线阵系统的性能.     

用椭圆模型分析微小区MIMO信道容量

介绍了一种新的适于微小区无线衰落环境的M IMO(多输入多输出)空时相关信道模型即椭圆模型。利用模型并结合Monte Carlo法,对实际微小区环境下M IMO系统的信道容量作了仿真研究,探讨了收发天线阵列的间距、收发天线数、平均信噪比等因素对M IMO信道容量的影响。所得到的结论对M IMO系统的分析和设计有一定参考价值。     

基于时变频率选取的MIMO无线信道仿真模型研究

针对在复杂的无线通信环境中多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）信道建模非常困难的问题,提出了一种具有空间选择性、频率选择性、时间关联性的MIMO信道模型,将载波频率、最大多普勒频移、到达角（Angle of Arrival, AOA）分布、角度功率谱以及相邻天线间距等技术整合到一起,研究了不同角度频率谱（Power Azimuth Spectrum, PAS）分布的空间关联系数表示。仿真结果表明,这个关联信道容量与理论信道容量一致,从而验证了该模型的合理性,同时,该模型为MIMO容量、系统容量分析及性能评估仿真提供了有力的工具。     

实现不等错误保护（UEP）的最小发射功率AM MIMO系统

提出了在MIMO系统中通过自适应调制实现数据不等错误保护传输的算法——最小发射功率自适应调制MIMO算法（MTP AM-MIMO）。在窄带平衰落信道环境下,空间相关MIMO系统中各个子信道的功率增益差异较大,因此不同子信道的传输质量也有较大的差异,可以利用这个特点实现数据的不等错误保护传输。发送端根据反馈的信道状态信息以及输入数据传输质量的要求,按照总发射功率最小的原则将MIMO子信道分为两组,分别传输高质量和低质量的数据,并自适应地调整各个子信道的发射功率和调制阶数,在满足输入数据传输质量和传输速率要求的前提下,使得系统消耗的总功率达到最小。仿真结果表明该算法能够在最小发射功率的约束条件下,有效控制数据传输的误比特率,实现不等错误保护。     

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。     

大规模MIMO系统中基于DFT信道估计的导频污染消除方案

在大规模MIMO系统中,当基站不存在协作时,随着基站天线数的无限增加,快衰落效应和非相关噪声都能被平均掉,导频污染成为制约大规模MIMO系统性能的瓶颈。基于此,本文提出了一种基于离散傅立叶变换(DFT)信道估计的导频污染消除方法,在时域信道冲击响应中通过DFT和IDFT变换把有用的信号长度之外的污染信号当成一个样本,利用有用信号之外的污染信号样本生成一个阀值,通过引入这个预设的判决阀值,筛选出有效的信道冲击响应,消除导频污染造成的干扰。改善了信道估计的性能。仿真结果表明,在大规模MIMO系统的信道环境下,本文提出的方法可以进一步提高信道估计的精度,提高大规模MIMO的性能。