MIMO系统的发射天线选择及自适应链路实现

针对多输入多输出(MIMO)系统信道低秩引起信道容量下降的问题,提出了一种依据信道状态信息进行发射天线选择的算法,并给出了以此算法为基础的VBLAST自适应链路的实现方法。发射天线的选择依据权系数的范数大小进行,该方法可以有效降低天线选择的运算量。仿真结果表明,该方法的选择效果逼近最大容量法的选择效果。自适应链路实现方法将发射天线数的确定和天线选择并行进行,保证了在所处通信环境下达到最大的空间复用系数。     

有限状态下MIMO信道容量的研究及仿真分析

研究了有限状态下MIMO衰落信道容量,建立了输入为离散调制信号的MIMO系统模型,证明了均匀分布为取得此时信道容量的最佳输入概率分布,并提出了一种基于Monte-Carlo 积分的估计方法,通过该估计方法比较了输入为PSK 和 QAM信号时的受限信道容量.仿真结果表明,该估计方法近似程度好,复杂度低.相同阶数时输入分别为PSK和QAM信号的信道容量近似相等,均匀分布的受限信道容量可认为是QAM输入下MIMO信道容量的下界.     

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。     

互耦效应对MIMO/SA多天线系统信道容量的影响

多输入多输出/智能天线（multiple input multiple output/smart antenna, MIMO/SA）系统是4G的关键技术之一,多天线的互耦效应是影响MIMO/SA多天线系统性能的主要问题。建立了MIMO与SA相结合的多天线系统模型,推导了互耦效应影响下空间相关系数和信道容量的表达式|通过电磁场数值计算和蒙特卡罗方法仿真MIMO/SA多天线系统的各态历经信道容量。结果表明：在典型的角度谱分布下改变天线间距,考虑互耦效应的信道容量围绕无互耦效应时的信道容量上下振荡|基站天线阵列间距增大信道容量持续增大,移动台天线阵列间距增大到0.5倍波长后信道容量基本保持不变|互耦效应增大信道的空域相关性,从而降低信道容量。     

空时MIMO无线通信系统随机信道模型的仿真研究与实现

对智能天线、空间分集和MIMO OFDM等多天线技术的信道传输特征进行了分析,提出了一种用于第三代及多天线MIMO无线通信系统的信道模型。该信道模型不仅涉及到接收信号的功率水平分布和多普勒频移,还考虑了信道衰落系数间的相关性以及智能天线阵列的几何分布和到达角度等特性。用3GPP通信协议基于Matlab实现了一个完整的MIMO信道仿真器。最后,通过实验验证了不同无线通信环境下MIMO模拟的信道容量与Shan non理论容量的一致性,从而说明了该仿真器的有效性和实用性。     

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。     

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.     

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。     

限空间MIMO系统发射功率分配算法研究

MIMO技术可有效地抵抗矿井巷道中多径衰落现象,但矿井巷道的无线通信设备发射总功率因防爆要求而受到限制。分析了现有的发射功率分配算法,给出一种适用于矿井巷道的总功率受限的发射功率分配算法,能达到最小总平均功率和单根发射天线峰值功率受限条件下的最优功率分配结果。仿真结果表明,在满足目标误码率条件下新算法计算量小,且在单天线功率限制下能减少了系统的总发射功率,提高发射功率的使用效率。     

MIMO-OFDM系统多基站协作传输的盲定时同步算法

提出了一种用于多基站协作传输多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM）系统的分布式多天线盲定时同步算法,利用接收信号的循环平稳特性,根据天线间时延导致的接收信号循环自相关函数谱峰的偏移量得到天线间的时延差值。采用一种基于滑动窗的检测算法,得到各天线时延值。仿真结果表明,该算法在无须额外同步数据的情况下,能有效地解决分布式定时问题。     

Novel antenna selection algorithm based on Tanimoto similarity

A new antenna selection algorithm for multiple input multiple output （MIMO） wireless systems is proposed. The modified Tanimoto coefficient is used to compare the similarity of the rows/columns of the channel matrix. Based on the calculated similarity, the proposed algorithm chooses the antenna subset, which has the maximum product of dissimilarity and Frobenius norm. The proposed algorithm requires low computational complexity as to the optimal selection but with comparative outage capacity and average signal to noise ratio （SNR） performance. It can improve both the outage capacity and the average SNR as compared to random selection. The simulation results are shown to validate our algorithm.     

多目标跟踪的分布式MIMO雷达有限阵元选取算法

为充分发挥分布式多输入多输出雷达阵元选取的灵活性,提高多目标跟踪精度的同时,尽量降低系统的代价损耗,提出了一种基于多目标位置估计的阵元选取算法。首先,以提高目标位置估计精度为优化准则,在给定阵元子集大小和允许最高精度误差的约束下,建立了目标位置估计精度与系统代价损耗折中的阵元选取优化模型。然后,采用多起点搜索贪婪算法对模型进行求解,得到多目标跟踪的阵元选取结果。仿真结果表明,在一定阵元子集大小和跟踪目标个数的范围内,该算法能够获得良好的选取性能,并大大降低系统计算量。     

基于重构信道的组分层空时系统接收天线选择

针对采用排序的串行干扰消除检测的组分层空时系统,提出了基于重构信道QR分解的接收天线选择算法,该算法用子信道Frobenius范数排序代替Moore-Penrose伪逆行范数排序得到置换矩阵,降低了计算复杂度.并给出了基于重构信道的快速算法,该算法比常规信道快速算法具有显著的性能提升.仿真分析表明,该算法在中断容量上与最大容量算法接近,重构信道QR分解算法与基于伪逆排序方法性能相近,重构快速算法性能稍有下降,但复杂度更低.     

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。     

Zero-forcing beamforming with receiver antenna selection in downlink multi-antenna multi-user system

A study on the zero-forcing beamforming （ZFBF） scheme with antenna selection at user terminals in downlink multi-antenna multi-user systems is presented. Simulation results show that the proposed ZFBF scheme with receiver antenna selection （ZFBF-AS） achieves considerable throughput improvement over the ZFBF scheme with single receiver antenna. The results also show that, with multi-user diversity, the ZFBF-AS scheme approaches the throughput performance of the ZFBF scheme using all receiver antennas （ZFBF-WO-AS） when the base station adopts semi-orthogonal user selection （SUS） algorithm, and achieves larger throughput when the base station adopts the Round-robin scheduling algorithm. Compared with ZFBF-WO-AS, the proposed ZFBF-AS scheme can reduce the cost of user equipments and the channel state information requirement at the transmitter （CSIT） as well as the multiuser scheduling complexity at the transmitter.     

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.     

MIMO模型下的多元混合调制DCSK方案

为了提升多输入多输出差分混沌移位键控(multiple input multiple output difference chaotic shift keying, MIMO-DCSK)系统的误码性能, 提出一种多元混合调制MIMO-DCSK方案(M-ary hybrid modulation MIMO-DCSK, MHM-MIMO-DCSK)。首先，将一帧的多元信息拆分, 分别通过混沌扩频码和索引码进行调制, 以实现高效的传输。其次，接收端利用混沌序列的类正交特性消除多天线干扰和多路干扰。最后将多天线的相关运算结果等增益合并, 最终在不需要信道状态信息的前提下获取多径多输入多输出系统的全分集增益。仿真结果表明，所提MHM-MIMO-DCSK比现有的多元MIMO-DCSK拥有更好的误码性能, 尤其是在高阶调制情况下性能提升更明显。     

空间复用系统中天线选择的必要性分析与仿真

针对信道相关严重影响空间复用系统性能和容量的问题,研究发射天线数与容量和符号向量错误概率(VSER)的关系。并通过仿真实验从容量和VSER两方面研究天线选择的必要性。结果表明:在发射和接收天线数均为4,发射天线间距为2倍波长,发射角度扩展为2°时,合理的天线选择不但可以降低系统成本,还可以提高系统容量。