CoMP系统中的天线选择和功率分配联合算法

在协作多点传输(coordinated multiple points transmission,CoMP)系统中,为了提高小区边缘用户传输速率和系统总吞吐量,提出了一种联合天线选择和功率分配的优化算法.在基于信道容量增量的天线选择策略(antenraselection lased on capacity increment,CIAS)中,推导了当用户端采用最大比合并时用户信道容量的表达式,并根据所设定的信道容量增量选择出所有满足条件的天线;在最优功率分配算法(optimal power allocation,OPA)中,推导了协作多点多用户系统中用户传输速率的表达式,在总功率受限的情况下通过采用优化的迭代功率分配算法,得到了最优的功率分配.理论分析和仿真结果表明,与等功率分配策略(equal power allocation,EPA)和功率与信道增益成正比的功率分配策略(proportion to channel gain,PCG)相比,联合了天线选择和功率分配的算法不仅能最大提升对边缘用户的传输速率,而且能更好地提高系统的信道容量.     

基于遗传算法的阵列天线波束能量定量控制技术

提出发射天线(如无线局域网天线、基站天线等)辐射强度随用户信号强度的变化而实时调整的技术.该技术基于遗传算法,将阵列天线波束能量定量控制问题转化为一个带有约束条件的极值问题.在算法的适应度函数设计中,通过自适应罚函数将发射阵列天线和接收天线间的能量传输效率与接收天线信号强度构成一个简单的极值函数,得到阵列天线的最优激励分布.高频电磁结构仿真软件(HFSS)的验证结果表明:阵列天线辐射的信号强度在接收天线处能达预期值.可见,该技术能实现对阵列天线波束能量的定量控制.     

分布式天线小区协作通信系统下行链路频谱效率的研究

针对多小区分布式天线系统中下行链路的干扰问题,提出将基站协作通信和分布式天线技术相结合,通过最大化最小的用户频谱效率,保证用户频谱效率的公平性.同时提出一种用户天线选择关闭算法,改进了传统的基站协作迫零波束成形技术在用户数接近最大值时频谱效率急剧下降的缺陷.仿真结果表明,采用分布式基站天线和用户天线选择技术的小区协作通信,可以获得更高的用户频谱效率.     

基于天线选择的多天线频谱感知技术

为了保护主用户系统不受认知用户的影响,提高频谱检测的可靠性,提出了一种新的基于天线选择和能量感知的频谱检测算法.该算法利用认知用户多个接收天线的感知信息,根据认知用户与主用户之间信道的差异,充分利用多天线的空间分集,选择部分使得检测概率最大化的天线进行合作检测.仿真结果表明,基于天线选择和能量感知的多天线频谱检测可有效地提高感知数据可靠性,感知数据的检测概率显著提高.     

基站协作预编码中的用户及天线联合选择

基站协作预编码能支持的用户数往往受到天线数的限制,因此需要对用户进行选择.此外,为了进一步减小对其他用户的干扰,还可以对接收天线进行选择.因此,文中以最大化系统和容量为准则,提出两种基站协作系统中的低复杂度次最优用户及天线联合选择算法.一种是基于容量的算法,另一种是基于范数的算法,这两种算法都利用贪婪的思想在进行用户选...     

分布式天线系统中的天线位置优化

分布式天线系统(DAS)的天线位置直接决定着系统无线覆盖的可靠性和高效性性能.讨论如何在满足用户通信质量需求的前提下,通过优化天线位置来提高天线效率,使系统更加绿色.首先推导了DAS基于无线覆盖可靠性和高效性的天线效率公式,并提出基于这两种天线效率的相应天线位置优化方法.分析和仿真结果表明,通过优化天线位置,可以减少小区内的天线数目或最小化其平均最小接入距离,以提高天线效率、最小化系统总发射功率和降低布网成本.     

一种基于功率分配和天线选择算法的V-BLAST系统设计

将天线选择算法引入采用功率分配算法的V—BLAST（vertical bell laboratories layered space．time）系统能有效改善BER的性能，从而降低错误传播对系统的影响．在此，以最小化向量错误概率为目标，在一种发射端有2根天线的最优功率分配V—BLAST系统的基础上引入发射天线选择技术（算法），将该系统从发射端有2根天线的V-BLAST系统扩展到通用的V-BLAST系统中．仿真结果表明，此方案无论是在各层BER性能上还是在向量错误概率上都优于原系统的无天线选择方案，并且随着系统向量错误概率的进一步降低，有天线选择的方案相对于无天线选择的方案在性能上会有进一步的提高.     

多用户分布式与集中式天线系统传输容量的分析与比较

为了能够对多用户条件下分布式和集中式天线系统所支持的用户分布密度和服务质量进行定量地比较,提出了一种基于随机几何的性能分析方法.当用户在小区内服从泊松分布时,这种方法可以得到精确的分布式与集中式天线系统的传输容量表达式.从分布式天线系统的传输容量表达式可以发现,在给定用户分布密度时,为了满足一定的服务质量要求,用户的接入距离存在一个上限.分析和仿真结果表明,在相同条件下,与集中式天线系统相比,分布式天线系统能够容纳更多的用户和支持更高的服务质量要求.     

有序分布式正三角形小区结构的功控算法和中断容量分析

正确选择小区内部的分布式天线模块可以提高覆盖区的通信质量,如果各分布式天线模块之间没有能量协作,也即每个天线模块都有自己的功率限制,那么天线模块的覆盖范围会小于只有和功率限制的天线模块的覆盖范围.综合考虑分布式天线模块选择和天线模块的功率限制,提出了一种正三角形小区通信系统(triangular cellular communication system, TCCS)和相应的下行功率控制策略.基于多小区环境和单用户系统的假设,研究了TCCS的中断容量.仿真实验表明,TCCS在小区的不同部分都具有平坦的容量分布.实验数值分析进一步说明,即使各天线模块都有功率限制,TCCS仍然可以增大覆盖面积,并且TCCS的容量高于使用传统分布式功控策略系统.     

基于信道衰落相关矩阵的自适应多天线技术

为了在满足目标频谱效率和目标误码率前提下减小多天线系统的发送功率,针对采用线性接收机的无编码空间复用系统,提出了一种发送天线选择及速率(调制方式)分配、功率分配准则。该准则利用了信道衰落的空间相关矩阵,以各子码流的误码率为约束条件,对发送功率进行优化。仿真结果表明:该准则相比于目前已有的天线集合及调制方式选择准则有2 dB的信噪比增益。给出了逼近该准则性能的简化算法,该算法在很大范围内能达到穷举搜索的性能。     

多用户大规模 MIMO 系统中能效的研究

针对多用户下行大规模多输入多输出（multiple input multiple output ,MIMO）无线通信系统,提出一种基于能效的联合优化方案。该方案在采用同时考虑发射功耗和电路功耗的功耗模型以及迫零（zero forcing ,ZF）预编码的情况下,推导出天线数、天线子集以及发射功率与系统能效之间的关系式,从而建立联合优化天线数,天线子集和发射功率的能效优化模型,并提出一种新的迭代搜索算法来求解此模型。该迭代算法首先对天线数进行遍历,当天线数确定后,采用基于信道矩阵范数的天线选择算法进行天线子集的选取,随后利用凸优化理论来调整发射功率,不仅提高了系统能效而且降低了算法复杂度。仿真结果表明,与使用全部天线和只考虑天线数的方案相比,所提联合优化方案的能效有明显的提高。     

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...     

TD-HSPA~+下行链路基于双流发送的天线选择算法

针对TD-HSPA+下行8天线发送双流系统,提出了一种序贯天线选择算法.首先,根据系统的数学模型推导出特征波束赋形后双流各自的信噪比公式.然后根据此表达式设计出5种天线选择准则,并且通过引入序贯选择代替遍历算法以降低选择算法的计算复杂度.仿真结果表明:最大化发送端等效信道相关阵第二特征值的优化准则是5种准则中性能最优的;采用序贯选择算法性能仅比遍历算法损失0.1 dB,但前者所需的计算量仅为后者的四分之一.     

PHS无线通信系统智能天线DSP硬件仿真平台

 PHS系统由于其体积小,功耗低等优点,在很多大城市得到了广泛应用。但同时由于其覆盖范围小等缺陷,限制了PHS系统进一步的应用。由于智能天线技术具有很高的覆盖范围,所以提出了一种在PHS无线通信系统中实现智能天线接收技术的方法,并建立了一套完整DSP硬件仿真平台。同时基于上述硬件仿真平台对智能天线接收技术中的自适应算法的接收性能及实时性进行了分析比较,并给出了实验结果。     

能耗感知的MIMO天线配置模式选择算法

多入多出MIMO (multiple input multiple output)利用多天线技术可以在同一信道内并发传输多路数据,实现空间复用增益和空间分集增益,从而提升系统吞吐量、传输范围和可靠性,但MIMO所采用的多天线技术会大幅增加通信终端的能耗成本。能耗是智能终端的关键性能指标,也是制约MIMO技术能否在智能终端上推广使用的重要因素。针对这一问题,研究了IEEE 802.11n 的MIMO发送端能耗问题,提出了一种能耗感知的MIMO天线配置模式选择算法。该算法以单位比特能耗为优化目标,根据缓冲区待发送数据帧的数量,动态调整MIMO天线配置模式。缓冲区待发送数据帧的数量超过上限阈值时,发送端调整天线配置模式,并根据待发送帧大小和历史统计信息预测和激活能耗最优的天线数量;低于下限阈值时,发送端关闭多天线,采用单天线进行数据传输。基于真实实验数据的数值分析结果表明,该算法能够充分利用睡眠状态优化MIMO发送能耗,有效提升单位比特能耗。     

Sum Rate and Power Consumption of a Circular-Layout Distributed Antenna System with MMSE Receivers

The distributed antenna system （DAS） is considered as a promising architecture for future wireless access. This paper describes the uplink of a power-controlled circular-layout DAS （CL-DAS） with minimum mean-square error （MMSE） receivers. Results from random matrix theory are used to show that for such a DAS, the per-user sum rate and the total transmit power both converge as the number of users and antennas goes to infinity with a constant ratio of antennas to users. The relationship between the asymptotic per-user sum rate and the asymptotic total transmit power is given for all possible values of the radius of the circle on which antennas are placed. This rate-power relationship is then used to find the optimal radius. With this optimal radius, the CL-DAS is proved to offer a significant gain compared with a traditional co-located antenna system. Simulation results demonstrate the validity of the analysis and the superiority of the DAS.     

Transmit Antenna Selection with Power and Rate Allocation for Spatial Multiplexing in Distributed Antenna Systems

Introduction Future mobile and wireless applications will require significantly higher data rates and significantly-reduced costs per transmitted bit as compared to the third generation systems.However,single antenna sys-tems cannot meet the requirements …     

混合ADCs大规模MIMO放大转发中继系统安全性能分析

为了改善大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)中继系统的能量效率和安全性能,提出了基于混合模数转换器(analog-to-digital converters,ADC)的大规模MIMO放大转发中继系统,该系统的中继天线由独立的两部分构成,M0个天线配置中分辨率(5 ～ 12) ADCs和M1个天线配置1 bit低分辨率ADCs.该大规模MIMO放大转发中继系统,通过采用随机矩阵理论,首先获得系统总的安全中断速率,然后根据构建的能量消耗模型,获得系统的安全能量效率(secrecy energy efficiency,SEE).仿真分析表明,在基于混合ADCs的大规模MIMO中继系统中,用中等分辨率ADCs代替高分辨率ADCs不仅能保证系统的安全中断性能,同时还能有效地改善系统的SEE;且存在使系统SEE最大的信源最优发射功率;同时,中分辨率天线数M0和低分辨率天线数M1的比例也是影响系统性能的重要参数.     

使用微带天线进行近距离能量传递

针对传统供能装置的缺点，提出了一种传递能量方式——使用微带天线传递能量，设计了用于监测系统传递能量的微带天线，并对微带天线对进行了实验研究，对其传输衰减和天线的效率及匹配条件进行了分析，实验结果和分析表明：在近距离、小功率的情况下，使用微带天线传递能量的方法是可行的。     

地基GNSS-R功率测量应用中的天线方向性影响分析

全球导航卫星系统反射信号遥感技术（global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R）地基功率测量应用中,信号接收天线对于背向同极化和各向交叉极化信号的抑制并不理想.为了分析天线方向性对于目标信号相关功率测量的影响,以右旋圆极化（right hand circular polarized,RHCP）直射信号接收天线和左旋圆极化（left hand circular polarized,LHCP）反射信号接收天线为例,建立了实际天线接收信号的相关功率模型,确定了实际信号相关功率的概率分布以及数字特征,在仿真信号相关功率的数字特征的基础上计算了相关功率的相对偏差和离散系数并进行了分析.结果表明:天线方向性的不理想会造成目标信号相关功率测量误差,RHCP天线方向性仅在低卫星高度角范围内对直射目标信号相关功率测量有较大影响,而LHCP天线方向性在整个卫星高度角变化范围内都对反射目标信号相关功率测量有显著影响.