多天线辅助的空间调制系统性能研究

为了进一步提高空间调制系统的可靠性,本文提出了不需要额外增加反馈信道信息的多天线辅助空间调制通信系统,在系统输入信息均匀分布、瑞利衰落信道下推导了系统的互信息,进行了误码率的仿真实验.实验结果表明:在通信系统传输速率相同、每时隙收发天线数一致的情况下,当4BER 10-=时,多天线辅助的空间调制通信系统比传统的空间调制系统约有7.4 d B的增益.     

基于MMSE预编码天线选择的空间调制大规模MIMO系统性能研究

为提高大规模MIMO系统的可靠性及满足未来绿色高效通信的要求,本文提出了大规模MIMO系统中基于MMSE预编码技术的收信端天线选择算法,对基于MMSE预编码的空间调制大规模MIMO系统进行了仿真实验,并进行了复杂度分析.实验结果表明,基于MMSE预编码的天线选择算法相比于文献[6]已提出的ZF预编码天线选择算法,复杂度略有增加,但误比特率在系统相同配置时约有2 d B的提高.     

基于VMF分布模型的MIMO多天线系统性能研究

基于3维环境的空间统计信道,提出MIMO天线阵列下的VMF分布模型.研究MIMO多天线ULA,UYA和UCA在移动台和基站的拓扑结构,得到VMF(Von Mises Fisher)分布模型下ULA,UYA和UCA的空间衰落相关性(SFC)函数的表达式,比较不同天线阵列对平均仰角(MEOA)的灵敏度.研究表明,MIMO天线阵列的SFC由集中参数、平均方位角(MAOA)及平均仰角(MEOA)决定,该模型的信道性能结果与理论一致.     

基于统计信道模型的MIMO多天线系统性能研究

由于多径效应的存在,MIMO无线传输系统的性能很大程度上取决于衰落信号空间相关性.研究基于统计的传输信道模型,及在此模型下MIMO多天线系统的接收性能.在理想基站天线结构下,用户终端(UT)的波达信号方位功率谱(APS)模型可应用到Kronecker MIMO信道模型中.研究在Kronecker MIMO信道模型中方位功率谱对MIMO分集和多天线系统性能的影响.数值仿真结果表明:此统计信道模型下的参数估计符合理论和经验;提出的统计信道模型及分析法扩展了以前的MIMO信道模型建模,降低了计算和分析的复杂度.     

正交空间调制系统的性能分析

采用正交空间调制(QSM)方案系统模型,在分析其频谱效率后,详细地推导出平均误码率和发送空间向量符号之间最小欧式距离的关系,以及和接收天线数量的关系:在高信噪比情况下,接收天线数量一定时,平方欧式距离最小值越大,将获得更多发送分集增益,成对错误概率越小,则平均误码率越小;平方欧式距离最小值一定时,接收天线数量越大,将获得更多接收分集增益,成对错误概率越小,则平均误码率越小。并列出正交空间调制方案下不同频谱效率的平方最小欧式距离,与空间调制方案的最小欧式距离相比,相对增加了。在理想信道估计和最大似然检测条件下的MATLAB仿真,验证了在相同频谱效率时QSM方案的性能比SM方案的性能具有更大优势。     

椭圆空间统计信道建模及其MIMO多天线系统性能

针对室内外移动通信环境,提出一个椭圆二维空间统计信道模型,该模型假设散射体均匀分布在椭圆内,移动台和基站分别位于椭圆的2个焦点处,并且在移动台分别设置了四单元的线性阵列(ULA)和圆环阵列(UCA)。在椭圆2D空间统计信道模型的基础上分析了多输入多输出系统(MIMO)的多天线系统性能,该模型不仅描述了波达信号在空间和时间上的统计分布特性,推导出了波达信号的到达角度(AOA)和到达时间(TOA)概率密度函数的解析表达式,同时也研究了MIMO多天线系统的空间衰落相关函数和信道容量。散射体均匀分布时,本模型的数值结果阐述了传输时延对信道参数的影响,与已经存在的空间统计信道模型比较,本模型适合室内外移动通信环境,为评估MIMO多天线系统与无线通信系统仿真提供了有力的工具。     

天线选择MIMO放大转发中继系统的中断概率分析

结合天线选择与波束形成,分析了双跳放大转发MIMO中继系统在Rayleigh衰落信道中的中断概率．在源节点任意数目发射天线、目的节点任意数目接收天线的情形下,通过使用互补累计分布函数和贝塞尔函数,得到端到端中断概率的封闭表达式．采用Maclaurin级数展开的方法,获得一个很紧的中断概率渐进近似,从中可以得到系统分集阶数．理论结果表明。天线数目较少的链路决定了系统的分集增益．给出MonteCarlo仿真结果,与文中给出的解析结果完全吻合．     

非对称空间统计信道模型及其MIMO多天线系统

针对在非均匀散射体分布以及非对称空间分布的移动通信环境,引入几何分割法导出基于散射体高斯分布的非对称空间统计信道模型.在指向性天线覆盖下的非对称宏小区和微小区以及街道和室内小区的移动通信环境下,模型能估计多径衰落信道的重要空时信道参数,如信号到达角度(AOA)、到达时间(TOA)概率分布密度函数以及到达信号的空-时相关性.另外,在非对称空间统计信道下设置了MIMO多天线线性阵列(ULA)和圆环阵列(UCA),研究了此衰落信道的信道容量.通过信号的AOA和TOA概率密度函数的数值结果与多径衰落信道圆模型(GBSBM)的数值结果对比,表明本模型的信道参数估计结果符合实际的移动通信环境.假设非均匀散射体分布为高斯分布时,本模型的数值结果阐明了分布参数对信道参数的影响,拓展了空间统计信道模型的研究和应用,对评估MIMO多天线阵列系统空时处理算法和仿真无线通信系统提供了有力的工具.     

多天线中继系统中基于博弈论的协作通信

近年来,多天线中继系统在提高系统容量和可靠性方面有着显著的效果,多天线中继网络已经被认为是4G的热门技术.本文结合多天线中继系统与博弈论,将博弈论引入到多天线中继系统,针对放大转发的中继网络,在理想信道下,讨论协作与非协作的情况.给出不同信道节点的信噪比增益和协作率的纳什议价解.仿真结果表明,系统在采用最优的合并方式和次优的合并方式中,通过比较发现,采用最优的合并方法,对节点的协作率和信噪比增益有显著的提高.     

MIMO下预编码辅助空间调制的接收天线选择

预编码辅助空间调制(pre-coding aided spatial modulation,PSM)通过激活接收天线的索引在空间域中传输信息比特。将接收天线选择(receive antenna selection,RAS)技术引入到PSM系统中,可以提高PSM系统的性能。在传统的PAS算法中,穷举搜索算法的系统性能最优,但穷尽搜索会导致其计算复杂度较高;快速RAS算法的计算复杂度较低,但其系统性能较差。因此,针对PSM系统的RAS算法,需要寻找一个折中的方案以适用于实际的通信系统。通过利用信道矩阵的最大和最小特征值(maximum and minimum eigenvalue,MME),设计了MME-RAS算法。分析和仿真结果表明,该算法相比于快速RAS算法计算复杂度略有提升,但可以使系统性能提高1 dB左右;相比于穷举搜索算法可以使计算复杂度降低70%以上,并且其系统性能接近于穷举搜索算法。     

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.     

基于卷积编码的发射天线星座图空间调制系统

为了提高空间调制系统的可靠性,本文提出了一种基于卷积编码辅助设计发射天线星座图的空间调制系统,有效利用卷积码的纠错能力,提高MIMO通信系统的误码性能.仿真实验结果表明:在同一条件下,基于卷积编码辅助设计发射天线星座图的空间调制系统优于汉明码辅助设计星座图的空移键控调制系统和网格编码空间调制系统,分别有10 d B和8 d B的增益.     

基于发射天线分组的广义空间调制系统研究与仿真

为了提高广义空间调制(Generalized Spatial Modulation,GSM)方案携带额外索引信息的能力,提出了一种基于发射天线分组的GSM(AG-GSM)方案.在AG-GSM方案中,首先,给定的发射天线数目被分为多个天线分组,且每个分组的天线数目与2成次幂关系;其次,设计一个状态选择器,用于调制一个PA...     

MIMO天线阵列多径信道接收性能优化研究

为进一步研究多径信道空间衰落相关性SPC对多天线MIMO系统性能的影响,探讨均匀圆形阵列UCA多天线系统在波达信号角功率谱Az分布下的衰落相关性近似算法,提出优化改进型信号谱分布,分析了MIMO阵列方向对多径信号的优化问题。结果表明:改进模型的衰落相关性能在φ0=0°和天线阵元间距大于0.7个波长时比以往模型优越,且在功率谱角度扩散较小时不可忽视MIMO天线阵列方位的影响,为提高接收性能,应使来波束信号或去波束信号尽可能与MIMO阵列法线方向一致。分析结果为MIMO阵列工程设计提供了有益的理论分析基础。     

发送天线选择对MIMO系统性能的影响

提出一种在接收端结合最大比合并的发送天线选择新算法。该算法中,发送端从N个可用天线中 选择信道增益最佳的L个天线,而接收端不进行天线选择并进行最大比合并。并对该算法在准静态瑞利衰 落信道的成对差错性能进行了深入地分析。理论分析和仿真试验证明了尽管发送端天线选择对MIMO系 统的分级阶数会造成一定程度的损伤,但同不进行天线选择（L;M）相比,应用该算法仍能获得较大的分 级增益,明显提高了相同频谱效率和相同分集阶数条件下空时码的性能。     

中继卫星系统的多星多天线动态调度方法

面向空间网络中任务发生的时间和空间随机性,建立中继卫星系统服务模型,并提出了一种动态的空间任务调度方法。基于中继卫星天线资源的差异,对2种天线资源分别建模,构建中继卫星系统的多星多天线服务模型。利用空间网络拓扑动态变化的特点,结合空间任务的多优先级和容忍延时特性,提出一种基于种群联合进化的资源分配算法。仿真结果表明:与贪婪算法相比,种群联合进化算法能够多完成18.7%的空间任务,有效提高了中继卫星系统的任务完成能力。     

发送天线选择对MIMO系统性能的影响

提出一种在接收端结合最大比合并的发送天线选择新算法。该算法中，发送端从N个可用天线中选择信道增益最佳的L个天线，而接收端不进行天线选择并进行最大比合并。并对该算法在准静态瑞利衰落信道的成对差错性能进行了深入地分析。理论分析和仿真试验证明了尽管发送端天线选择对MIMO系统的分级阶数会造成一定程度的损伤，但同不进行天线选择(L；M)相比，应用该算法仍能获得较大的分级增益，明显提高了相同频谱效率和相同分集阶数条件下空时码的性能。     

线性分组码辅助发信天线选择对空间调制系统性能的影响

为了提高MIMO系统的性能,本文设计了线性分组码辅助发信天线选择的空间调制MIMO系统,并对所设计的系统进行了互信息、复杂度分析和相应的仿真实验.实验结果表明,相比于传统的广义空间调制系统,在相同系统配置时,线性分组码辅助天线选择的空间调制系统在复杂度略有增加的前提下能够获得较大的误码性能增益.     

大规模MIMO多用户双向中继系统的物理层安全性能分析

对大规模多输入多输出(multiple input and multiple out,MIMO)多用户双向中继网络的物理层安全性能进行分析。系统模型中假设窃听节点可以获取第一跳用户发送信号和第二跳中继发送信号,分析大规模MIMO中继采用最大比合并和最大比传输信号处理时的系统保密速率,进一步推导出中继天线数趋于无穷时的系统渐近保密速率表达式,并进行仿真验证。理论分析和仿真结果显示,即使在不采用专门的物理层安全技术时,大规模MIMO双向中继系统也能获得可观的保密速率。证明即使当窃听节点具备多用户干扰消除能力时,通过设置合理的用户和中继发送信号功率,大规模MIMO双向中继系统仍然具有较好的物理层安全性能。