阵列天线多载波CDMA系统性能比较

将阵列天线应用于多载波CDMA系统可以显著改善系统的性能,讨论了3种阵列天线多载波CDMA系统发射、接收信号和信道模型,给出了系统的误码率公式.分析了3种阵列天线多载波CDMA系统在频谱效率相同时的系统参数.在频谱效率相同的条件下,通过数值结果比较了3种阵列天线多载波CDMA系统的误码率性能.结果表明,阵列天线MC-CDMA系统由于受空域和频域分集的联合影响,系统的误码率性能最好;阵列天线MT-CDMA系统可获得空域和时域分集增益,系统性能次之;阵列天线MC-DS-CDMA系统只有空域分集增益,系统性能相对最差.     

多天线UHF RFID系统的性能分析

超高频(UHF)射频识别(RFID)系统的性能受到多径信道的制约,为提高UHF RFID系统的可靠性,文中针对前向信道和后向信道都为莱斯分布的UHF RFID系统,给出了最大比合并(MRC)准则下系统信噪比的概率分布,导出了系统中断概率和误码率的理论表达式,并开发了多天线UHF RFID读写器的原型机,通过数值仿真和实际测试考察接收天线数、莱斯因子对系统性能的影响.实验结果表明,多天线技术能够有效地提高UHF RFID系统的性能,并且接收天线越多,系统的中断概率和误码率越低.     

一种基于四元数正交设计的极化空时分组编码

构建了一种四元数正交设计的极化空时分组码（orthogonal space time polarization block code,OSTPBC）,该码满足正交设计关系,能够通过极化天线进行发射和接收,并且可以进行满码率发射.在速率和传输速率相同的情况下,对正交极化空时分组码和发射天线数为4的复正交设计空时分组码进行仿真比较,结果表明正交极化空时分组码在不增加发射天线和接收天线的情况下可以有效降低误码率,提高系统性能.     

分布式STBC在UWB系统中的应用及其性能分析

基于STBC(space-tim e b lock cod ing)可以实现发射天线数确定的完全发射分集,并且仅仅对接收信号进行线性处理的非常简单的最大似然译码算法特点,文中将分布式STBC技术应用到UWB(u ltra w ideband)系统中,构建一个分布式STBC-UWB系统,以此来获得更好的系统性能。考虑只有单个中继节点的情况下,推导出该系统的误比特率表达式。在S-V信道模型环境下,利用MATLAB仿真了分布式STBC-UWB系统误码率性能,并与传统UWB系统进行比较,发现采用分布式STBC-UWB系统比传统系统在误码率性能上明显提高。     

基于四元素准正交设计的空时分组码

提出了一种基于四元素准正交设计的空时分组码,该种码满足准正交设计关系,可以通过极化天线进行满码率发射和接收.首先建立了信道模型,然后设计出发射天线数为4的四元素准正交空时分组码,采用快速最大似然译码算法进行译码,最后将其与天线数为4的传统准正交设计空时分组码分别进行了性能仿真.结果表明,所设计的四元素准正交设计空时分组码在不增加发射天线和接收天线的情况下,可以降低系统误码率,提高系统性能.分别采用BPSK,QPSK和8PSK,当SNR=10 dB时,新码的误码率比准正交码分别降低0.5～1个数量级,而在SNR=15 dB时,则分别降低约2个数量级.     

MIMO系统一种新的天线选择算法

在多径衰落环境中,MIMO 系统能够极大地提高无线通信系统的容量和可靠性,发射/接收天线选择方法能以很小的性能损失换取射频成本的大幅度降低,使 MIMO系统不完全受射频成本的限制.为快速选择出使系统容量最优的发射/接收天线子集,该文提出一种新的快速简单的天线选择算法.仿真结果表明,该算法降低了计算复杂度,在获得很高的系统容量的同时,大大降低了系统误码率.     

垂直分层多载波系统的直接解码

针对垂直分层多载波系统在下行频率选择性衰落的直接解码问题，提出了一种改进方法．该方法在发射端增加对符号的贴标签次数以增大冗余信息，在接收端构造增广信号形成旋转不变性结构，进而可采用二维波达方向矩阵方法直接解码．该方法不仅克服了通常要求接收天线数大于发射天线数的限制，而且在相同误码率情况下，对信噪比有较大改善．仿真结果表明，当误码率为10^-3时，改进的算法比原方法所需信噪比减少4～8dB．     

正交空时分组码在瑞利衰落信道下的性能

基于典型的多输入-多输出无线通信系统下的正交空时分组码信道模型,推导了瑞利衰落信道下正交空时分组码的瞬时接收信噪比和抗噪声性能的一般表达式,并用Simulink仿真工具,对在不同调制方式下几种STBC系统的误码率性能进行了仿真与结果比较分析.仿真结果表明,接收天线数目一定时,正交空时分组码的性能随着发射天线数的增加而得到改善,并且随着发射天线数目的增加,改善的程度越来越小.分析结果还表明了系统带宽利用率和抗噪声性能之间的互补关系.     

基于自适应链路技术的快速分集复用折中算法

对多天线系统误码率性能进行了深入分析,针对以往研究多侧重于分别提高系统分集增益或复用增益,未能充分利用多天线系统性能的问题,提出了基于自适应码率、功率分配技术的多天线系统分集复用折中算法,并进一步给出具有较低计算量的快速折中算法.所提算法以系统误码率为准则,根据信道实时状态信息选择多天线系统工作方式,充分利用系统分集复用增益的同时提供了较好的抗扰动性能,具有较低的计算复杂度,适于实际的通信环境.仿真结果表明与传统算法相比,该算法具有较好的性能.     

基于MATLAB的MIMO通信系统教学平台的设计与实现

多输入输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统利用发射端的多个天线独立发送信号,在接收端利用多个天线接收并检测信息。针对MIMO通信系统中空时编码和检测技术理论性强且抽象的特点,设计了一个基于Matlab的MIMO系统教学演示平台。在该平台上可以演示采用不同信道编码、不同调制方式以及不同的检测算法下MIMO系统的信道容量以及误码率性能,通过性能演示学生可以直观地了解编码、调制以及检测模块对系统性能的影响。学生还可以通过该演示平台选择不同的发送天线和接收天线数目,实时演示收发天线数目对MIMO系统性能的影响。教学实践表明,通过该平台的实时演示可以加强学生对通信原理课程的理解,调动学生编程实现MIMO系统模块的积极性,为进一步学习现代通信的关键技术奠定了基础。     

一种高效的V-BLAST最大似然检测算法

垂直分层空时码(V-BLAST)是贝尔实验室提出的一种多发射多接收天线(MIMO)结构无线通信系统,该系统具备较高频谱利用率和易于实现的特点.在V-BLAST检测算法中,最大似然算法有最好的检测性能,但它的算法复杂度最高.笔者提出了一种高效的V-BLAST最大似然检测算法,此算法在保证较高的检测性能的前提下大大减小了算法复杂度.     

一种基于信息传递的MIMO系统符号检测算法

提出了一种新的基于信息传递的MIMO系统符号检测算法.该算法首先采用MMSE方法进行均衡,以均衡后的软信息为基础,按照各接收天线上接收信号的信干噪比大小,以单个接收天线为单位,依次对选定的发送符号作进一步判决,每次判决的结果均传递给其他接收天线,用来参与对其他符号的检测.理论分析和仿真结果均表明,该算法可以有效改善传统MMSE均衡的效果,在接收天线数目不是很大的情况下,可以取得与V-BLAST算法相当的性能,相比于V-BLAST算法,计算复杂度大大降低.     

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 …     

平坦瑞利衰落信道下MIMO系统性能

分析了瑞利衰落对普通无线系统的影响,在此基础上重点从空间复用提高容量和空间分集对抗衰落两方面研究了瑞利衰落信道下MIMO系统的性能。分析和仿真结果表明,采用V-BLAST算法实现空间复用增益时,随着收发天线数目的增加,复用系统的符号错误概率增加;不同的分集结合方式对分集系统性能的影响不一样,随着天线数目的增加,分集系统的符号错误概率都递减。     

一种针对混合空时编码解码方案的改进

针对结合空时分组码(STBC)及分层空时码(V-BLAST)的混合空时编码结构,提出了一种新型的接收解码方案.该方案首先对发送矢量、信道矩阵及接收矢量进行简单的拓展重构,然后直接进行V-BLAST串行干扰消除检测算法,充分利用了STBC的分集增益及V-BLAST串行干扰消除译码的优势.仿真结果表明,对于STBC占较大比重的混合空时编码结构或接收天线数量大于发送天线数量的情况,这种新型的接收解码方案的误码率性能相对于传统的解码方案优势尤其明显,适用于上行链路使用.     

多入多出系统中一种新的部分极大似然算法

提出了一种新的应用于多入多出(MIMO)系统的结合最小均方误差串行干扰消除(MMSE-SIC)的部分极大似然(ML)算法.该算法对一部分符号进行ML估计,并结合MMSE-SIC算法对其他符号进行检测,最后选择与接收信号欧式距离最小的一组符号向量作为解调输出.仿真结果表明,在4发4收V-BLAST系统中BER=10-2处,所提出算法比传统的MMSE-SIC算法有大约4 dB的性能增益,甚至接近于ML算法的性能,而且对于空间相关也具有较强的鲁棒性.     

多小区 MIMO 网络中一种新的 D2D 通信干扰对齐算法

当多小区MIMO（multiple-input multiple-output）网络中引入D2D（device-to-device）技术后形成D2D-MIMO干扰网络,为解决其干扰问题,提出了一种基于天线数奇偶性的发送端数据流分配方案和基于该方案的干扰对齐（interference alignment,IA）算法。该算法通过最小化基站泄露到非目标用户的信号功率来求解蜂窝链路的预编码矩阵,通过最大化蜂窝用户的信干噪比（signal to interference plus noise ratio,SINR）来求取蜂窝链路的干扰抑制矩阵,进而通过线性干扰对齐消除蜂窝内干扰,并推导了系统的最大自由度（degrees of freedom,DOF）。理论分析和仿真表明,相对于现有算法而言,该算法提高了系统的自由度、频谱效率和能量效率,降低了对天线数的要求,增强了系统的灵活性。     

V-BLAST OFDM系统的信道估计方法

下一代宽带无线通信系统的核心技术MIMO-OFDM(Multiple-Input Multiple-Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing)能显著提高系统的容量,但要获得该技术所带来的性能优势,快速、准确的信道估计是关键。为降低V-BLAST OFDM(Vertical-Bell Laboratory Layered Space-Time Orthogonal Frequency Division Multi-plexing)系统中信道估计的运算复杂度和提高估计精度,提出了一种基于CAZAC(Constant Amplitude ZeroAuto Correlation)序列的信道估计方法。该方法避免了矩阵求逆运算,利用该序列良好的自相关性,通过相关运算可消除多发送天线信号间及多径信号间的相互干扰,并且明显抑制了噪声对估计性能的影响,使信道估计的性能得以显著提高。理论分析和计算机仿真结果表明,该方法无需多径时延估计,较已知功率时延谱与未知功率时延谱的传统信道估计算法,可分别获得约1 dB和2 dB的性能增益。     

一种低解码复杂度的全分集全码率空时编码

针对Beyond 3G MIMO系统下行链路中发射天线数大于接收天线数的特点,通过构造码字结构,根据编码增益的表达式,得到具有高编码增益的参数,提出了一种适合于4根发射天线、具有低解码复杂度的全分集全码率空时编码方法.该方法具有编码增益高、误码性能好和解码复杂度低等优点.仿真结果表明,与传统的空时编码方案,如酉空时码、空时分组编码和全分集全码率空时编码方法相比,新编码方法具有很好的误码性能,同时具有很低的解码复杂度.     

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。