相关MIMO信道下可变数目天线选择算法

提出两种多入多出（MIMO）系统可变数目天线选择算法,来动态适应多种相关MIMO信道环境。基于特征值准则的算法按照最小特征值与特征值总和之比动态选择天线,避免天线间的高度相关性;基于容量准则的算法在保证容量接近最大值的条件下,最小化天线数目。仿真结果表明,两种算法在天线选择后的容量均接近选择前的情况;通过结合链路自适应技术,可进一步得到优于无天线选择系统的数据速率和误码性能。     

非完美CSI情况下大规模MIMO系统的下行链路能效优化

为了满足密集的用户需求, 正在发展的蜂窝网络增加了移动系统下的能量消耗, 但更广的网络覆盖范围和功耗更低的无线通信系统也给无线通信系统带来了更多的挑战。针对这些持续增长的需求, 本文设计了一种能实现能量效率最大化的多小区大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统下行链路的实现方法, 提出了在非完美信道状态信息(channel state information, CSI)情况下包含基站天线数、导频复用因子以及用户数量等参数的信干噪比最佳闭式表达, 通过最大比合并(maximal ratio combining, MRC)接收技术推导出大规模MIMO系统的下行链路频谱效率, 再根据功耗模型得到系统的整体能量效率, 利用交替迭代的优化算法进行优化求解, 得出最大能效时的相关参数数值。由仿真结果可知, 本文所提的多小区大规模MIMO系统的下行链路的实现方法与现有多小区方法相比, 能量效率有12.2%的提升, 并且对于环境的变化有更好的鲁棒性, 对于多小区大规模MIMO系统具有一定参考意义。     

大规模MIMO系统的智能天线选择与功率分配方法研究

为了满足大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统的数据传输需求并降低系统能耗,提出一种基于量子化学反应优化的智能天线选择与功率分配方法。根据大规模MIMO系统不同时段的用户传输需求建立智能天线选择与功率分配模型,推导出其最大能效方程。为有效求解该非线性、多约束的混合优化难题,结合量子计算和化学反应优化机制的优势设计了量子化学反应优化算法,可得到最佳的天线选择与功率分配方案。仿真结果表明,所提的智能天线选择与功率分配方法能实时满足用户的信息传输需求,显著提高系统能效。针对不同的仿真场景,所提方法与现有的智能算法与分配策略相比均可得到最高的系统能效。     

大规模MIMO系统的智能天线选择与功率分配方法研究

为了满足大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统的数据传输需求并降低系统能耗,提出一种基于量子化学反应优化的智能天线选择与功率分配方法。根据大规模MIMO系统不同时段的用户传输需求建立智能天线选择与功率分配模型,推导出其最大能效方程。为有效求解该非线性、多约束的混合优化难题,结合量子计算和化学反应优化机制的优势设计了量子化学反应优化算法,可得到最佳的天线选择与功率分配方案。仿真结果表明,所提的智能天线选择与功率分配方法能实时满足用户的信息传输需求,显著提高系统能效。针对不同的仿真场景,所提方法与现有的智能算法与分配策略相比均可得到最高的系统能效。     

CSI完备性对自适应MIMO-OFDM系统性能的影响分析

针对MIMO-OFDM系统的自适应算法建立了性能评估模型,推导了非自适应和自适应条件下系统的频谱效率,研究了信道状态信息(CSI)的完备性对2×2 MIMO-OFDM系统性能的影响.理论分析和仿真结果表明MIMO-OFDM系统对信道估计误差和时延有着一定的鲁棒性,但在条件较恶劣时频谱效率还是会受到较大影响,进而提出了不完备CSI情况下的应对策略.     

空间相关MIMO广播信道中的预编码技术

针对多天线多用户下行链路中,采用块对角化预编码进行多路并行传输时,用户端的检测复杂度比较高,且系统的和速率性能将受到信道空间相关性严重影响的问题,提出了一种将发送端迫零预编码与接收端天线选择进行联合的预编码方案,降低了接收复杂度.分析了该方案在最佳信道选择下的性能,并引入了一种简单的次优天线选择算法.仿真表明,提出的预编码方案在和速率性能上明显优于原迫零预编码,且在高信噪比情况下,几乎获得了与块对角化预编码相同的和速率.     

基于改进AMC的LTE MIMO模式自适应切换算法

首先针对传统的自动调制编码（adaptive modulation coding, AMC）技术存在映射的调制编码方案等级与实际信道环境不匹配的问题,提出了一种基于ACK/NACK（acknowledge/negative acknowledgement）反馈的信道质量指示(channel quality indicator, CQI)微调技术,此方案能够使上报的CQI等级更好地适应当前环境,确保了传输的可靠性。在此基础上提出了一种基于AMC的多输入多输出模式自适应切换方案,该方案基于信噪比和速率进行自适应的模式切换,可以在不同的传输环境下达到最高系统容量。仿真结果表明,所提方案能够适应多种传输环境,可以显著提高系统容量。     

非理想反馈MIMO信道发射功率的信息论分析

研究了发射端只有非理想信道状态信息反馈的单用户多输入多输出(MIMO)无线通信系统的最优发送策略。当发射端具有信道协方差矩阵信息时,使得平均信道容量达到最大的发射方向和信道状态协方差反馈矩阵的特征矢量相一致,而相应的发射天线上的最优功率分配则难以解析获得。通过研究舒尔-凹函数的性质,对平均信道容量函数进行理论分析,并推导了输入协方差矩阵特征值分布达到信道容量的最优条件,以此探究发射天线上的最优功率分配方案。数值结果验证了上述结论的正确性。     

基于DCS的发射分集MIMO雷达参数估计

针对目标在多角度观测下的散射系数估计问题,研究了基于分布式压缩感知（distributed compressed sensing, DCS）的发射分集多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达参数估计方法。在分析发射分集MIMO雷达信号模型的基础上,构建了其联合稀疏表示模型;在分析正交匹配追踪（orthogonal matching pursuit, OMP）算法实现结构的基础上,提出了一种新的基于迭代式正交匹配追踪的DCS算法。仿真结果表明该方法的估计精度高于DCS SOMP和幅度相位估计+Capon的算法,重构概率也高于DCS-SOMP算法。     

基于模糊层次分析的MIMO/SA多天线系统算法性能评估方法

多输入多输出（multiple input and multiple output, MIMO）和智能天线（smart antenna, SA）是第四代移动通信系统的关键技术,其结合的MIMO/SA多天线系统所采用算法的不同,直接影响系统性能,准确评估MIMO/SA多天线系统的算法性能,对于实际应用十分重要。结合波达方向估计算法、空时编译码算法、波束成形算法的算法性能指标,应用模糊层次分析法建立了层次结构模型,确定了各算法性能指标的权重和隶属度,得到了MIMO/SA多天线不同实现方案中不同算法的模糊综合评估方法,进行了仿真验证。仿真结果表明,评价方法能在不同的MIMO/SA多天线实现方案中选择出优化方案,对MIMO/SA多天线系统的方案设计与算法实现有较好的参考价值。     

Hybrid transmit antenna selection and maximal-ratio transmission systems

Maximal-ratio transmission systems with transmit antenna selection is investigated. According to the order statistics of channel fiat fading coefficients, the closed-form expressions are derived for average SNR with any amount of RF chains and average BER with two RF chains, respectively. The algorithm for calculating the minimum of total transmit antennas is presented in terms of reduced RF chains. The method of quantizing transmit precoders is employed in this study to decrease feedback information. Simulation results demonstrate the superiority of the proposed systems under full and quantized transmit precoders. The SNR of the proposed systems has been less degraded by the quantization of transmit precoder than that of pure maximal-ratio transmission systems.     

Throughput-based mode switching for MIMO ARQ systems in presence of transmit correlation

The mode switching between spatial multiplexing(SM) and space-time block code(STBC) diversity is investigated for the multiple-input multiple-output(MIMO) automatic repeat request (ARQ) system.Five important practical factors are considered in the proposed switching scheme:transmit correlation,ARQ technique, packet loss probability(PLP) constraint,discrete rate transmission (DRT) and channel coding.Under the spatially correlated channel,the distributions of the post signal-to-interference-plusnoise ratio(SINR) for the SM mode and the STBC mode are obtained by using Gamma approximations.Then this paper derives the closed-form expressions of the PLP and the throughput for different modes when the ARQ technique is employed,based on which the mode switching algorithm is proposed to improve the spectral efficency.In the simulation,the correction of the expressions is first verified.Then,the significant gain observed by the proposed algorithm is presented.Since the switching point is the key parameter to implement the mode switching,this paper also shows how the switching point is affected by the practical factors considered.     

多用户MIMO系统中结合天线选择的协同差分空时传输方案

针对多用户多入多出(MIMO)系统中存在部分信道估计困难的情况,提出了一种新的协同差分空时传输方案。在此方案中引入了一种简单的自适应放大转发中继协议,该协议在中继节点结合了接收选择合并和发送天线选择,仅需要部分信道状态信息(CSI)。得出了最大似然差分检测方法,分析了系统的成对码字差错概率(PEP)性能。仿真结果显示,在相同收发天线数、功率及频谱效率条件下,所提方案比点对点MIMO系统中的差分传输方案获得了更高的分集增益和更好的误比特率(BER)性能。且在高信噪比情况下,还优于采用相干检测的非协同Alamouti传输方案。     

无线MIMO信道空时相关特性分析

针对无线多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)信道的空时相关特性,在经典平面波假设下,基于随机信道模型对其进行了深入分析。信道模型分别利用冯.米塞斯分布和拉普拉斯分布角度功率谱来描述移动站和基站的空间统计特性,在此条件下推导了相关系数的闭合表达式并绘制了相应曲线,分析了角度功率谱的各向异性对信道相关特性的影响。蒙特.卡洛仿真结果与理论分析的结果能够很好地吻合。     

Codebook selected beamforming algorithm for multiuser MIMO systems

For reducing the inter-user interference in multi-user multiple-input multiple-output(MU-MIMO) wireless communication systems,e.g.,MIMO-orthogonal frequency division multiplexing(MIMO-OFDM) systems,it is often desirable to the complex preprocessing at the transmitter.This paper proposes a multi-user beamforming algorithm with sub-codebook selection.Based on the minimal leakage criterion,the codebook selection,limited feed-forward and minimum mean square error(MMSE) detection are combined in the proposed algorithm.This avoids the complex channel matrix decomposition and inversion.Consequently,the computational complexity at the transmitter is significantly reduced.Simulation results show that the proposed algorithm performs better than existing beamforming algorithms.     

Joint timing synchronization and frequency offset acquisition algorithm for MIMO OFDM systems

For multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) sys-tems, a joint timing synchronization and frequency offset acquisition algorithm based on fractional Fourier transform (FRFT) is proposed. The linear frequency modulation signals superimposed on the data signals are used as the training signals. By performing FRFT on the receiver signals and searching the peak value of the FRFT results, the receiver can realize timing synchronization and frequency offset acquisition simultaneously. Compared with the existing methods, the proposed algorithm can provide better timing synchronization performance and larger frequency offset acquisition range even under multi-path channels with low signal to noise ratio. Theoretical analysis and simulation results prove this point.