大规模多天线无线信道及容量特性研究

基站端配置大量天线构成的大规模多天线系统,可以进一步挖掘空间域增益,大幅度提升无线通信系统传输容量和功率效率.从理论上看,大规模多天线系统获得空间域增益的前提条件是传播环境中的各子信道满足正交条件.准确的获取无线信道信息是通信系统研究的基础,它为通信系统的链路级仿真、样机试验和标准制定提供理论基础和技术支撑.本文研究了大规模多天线无线信道的特点,总结了国内外大规模无线信道的测量与建模,通过随机矩阵特征值经验概率密度函数角度研究了Massive MIMO无线信道的信道容量,并给出了球面波信道建模和阵列域的相关性与非平稳特性为下一步的两个研究方向.     

基于测量的大规模多天线无线信道时间色散特性分析

大规模多天线系统可以利用空间分集技术进一步挖掘空间域增益,从而大幅度提升无线通信系统能量效率和功率效率.真实可靠的信道模型是无线通信系统设计和实践的基础.本文基于大规模多天线系统的真实测量,研究了大规模多天线无线信道的时间色散特性,并对比了1.472 5GHz和4.45GHz两个中心工作频点下无线信道的多径时延功率分布、均方根时延和相干带宽等测量结果.结果证明:传统通信系统中广泛接受的平稳非相关散射的理论假设不成立,在大规模多天线系统中多径衰落呈现一定的相关性.     

多天线多信道无线mesh网络的组播研究

在无线多跳mesh网络中，每个mesh节点可以配备多个天线。并利用不同的信道进行通讯，这给组播问题带来了新的挑战．针对这一问题，提出了一种基于组播树的多天线多信道无线mesh网络的组播方案，首次给出了转发信道冗余度的概念，并证明了发现转发信道冗余度最低的组播树是一个NP完全问题．同时给出了一个构造组播树的近似算法，以及基于组播树的抗干扰低延迟组播调度算法．模拟实验结果证明了该算法的有效性．     

基于空间相关性的大规模MIMO信道压缩反馈算法

针对传统的信道状态信息(channel state information,CSI)反馈方法并不适用于大规模MIMO频分双工(frequency-division duplexing,FDD)系统的问题,提出一种基于导频设计的压缩反馈算法.基站通过对发送相关矩阵的平方根进行特征值分解(eigenvalue decomposition,EVD)得到稀疏基;根据最小二乘法(least squares,LS)设计出导频矩阵;根据该导频矩阵提出了一种基于导频设计的压缩反馈算法.理论分析与仿真结果表明,该算法能够以较低的反馈量获取较高的CSI反馈精度.     

莱斯信道下大规模MIMO系统上行资源分配研究

考虑了莱斯信道下单个小区上行多用户大规模MIMO系统,对上行链路的资源分配进行了研究.假设基站通过上行训练序列来估计信道,分别采用最大比合并接收和迫零接收来对信号进行接收.通过联合选择训练序列长度、训练序列功率和发送的数据功率来优化小区在相干时间内固定能耗下的频谱效率.仿真结果表明:经过优化系统的频谱效率有所提高,莱斯因子K越小,优化效果越明显,导频的功率越大;反之优化效果不明显,导频的功率越小.     

多天线无线信道探测器及室内信道分析模型

为了准确描述多天线(multiple input multipleoutput,MIMO)宽带无线信道特性,设计了射频中心频率为3.52 GHz,带宽为20MHz的7×7 MIMO无线信道探测器。为了减小无线信道探测器中天线阵列辐射的方向特性对测量分析结果的影响,该文在暗室中对天线阵列的方向特性进行了测量,并建立了在使用较小的暗室、天线尺寸不可忽略的情况下,校正天线方向图的模型。此外,还建立了当室内反射物与接收天线阵列距离较近时,计算电磁波到达方向(DOA)的分析模型,给出了测量与分析的示例。仿真结果与测量结果表明,所建立的室内近距离模型比远距离模型估计更为准确。     

多波束阵列天线系统信道校准方法

基于Butler矩阵多波束天线系统实现蜂窝小区覆盖的基本原理和对多波束相关系数与阵列单元间距关系的研究,提出了在天线方向图矢量中引入窗函数和改变阵列单元间距的方法以改进系统的性能.针对无线信道衰落特性的不确定性以及Butler矩阵多波束网络的随机误差,给出了一种多波束阵列天线幅相误差的改进校准方法.该方法采用非正弦信号AC(alternating code)码作为正交编码信号集,发送一组正交编码信号到多波束阵列天线,接收端相干检测并以向量的形式累积,通过正交编码矩阵的逆矩阵解码得到校正因子,利用校正因子对Butler多波束天线的幅相误差进行修正.仿真结果表明该校准算法准确、有效,经幅相误差校准的多波束阵列天线可以实现小区的多波束覆盖.     

传输功率优化的莱斯信道多天线系统容量分析

对未知信道状态和已知信道状态下的莱斯信道多天线系统容量进行了理论分析,并采用蒙特卡罗方法进行了仿真,结果表明：在低信噪比情况下,当天线数目较小、视距分量较少;或者天线数目较大、视距分量较多时,采用传输功率优化策略较为合理。     

无线信道多微机三遥调度系统

本文提出的无线信道多微机三遥调度系统是一种新型的、较完善的分布式处理系统。它由远程终端处理器群、协调单板机和管理微型计算机组成计算机无线电数字通讯网。无线电传输是将计算机送来的信息经无线收发信机调制成超高频信号,在空间进行传输和接收。对于分散对象的集中调度,具有使用方便、传输速率高、通信范围灵活、效率高等优点,易于推广应用。本文着重介绍系统总体设计、软件、硬件以及网络传输性能和系统运行情况。     

大规模MIMO系统中的双向搜索天线选择算法

大规模MIMO(Massive MIMO)拥有众多天线,如果按照传统的方式配备等量的射频链路,势必会大幅度增加硬件成本及系统复杂度.天线选择技术能够在不损害多天线系统优势的前提下,使射频链路成本明显下降.天线选择的主要方法其思想是在全部天线中选出部分天线传输数据,从而使射频链路成本不再成为限制因素,在实际的无线信道中,信道状态变化多样,为了达到所需性能指标,通信系统需要选择不同数目的天线进行数据传输,而现有的天线选择算法往往只适用于固定天线数的场景.本文针对多变的信道状态,基于递增选择算法与递减选择算法提出了双向搜索天线选择算法,能够灵活应对不同的天线数需求,并且保持了较低的计算复杂度.     

大规模MIMO系统中基于DFT信道估计的导频污染消除方案

在大规模MIMO系统中,当基站不存在协作时,随着基站天线数的无限增加,快衰落效应和非相关噪声都能被平均掉,导频污染成为制约大规模MIMO系统性能的瓶颈。基于此,本文提出了一种基于离散傅立叶变换(DFT)信道估计的导频污染消除方法,在时域信道冲击响应中通过DFT和IDFT变换把有用的信号长度之外的污染信号当成一个样本,利用有用信号之外的污染信号样本生成一个阀值,通过引入这个预设的判决阀值,筛选出有效的信道冲击响应,消除导频污染造成的干扰。改善了信道估计的性能。仿真结果表明,在大规模MIMO系统的信道环境下,本文提出的方法可以进一步提高信道估计的精度,提高大规模MIMO的性能。     

基于信道统计相关性OFDM系统资源分配算法

在正交频分复用(OFDM)系统中,对信道相关及信道独立的子载波和功率分配调度算法进行了研究,提出了一种新的基于信道参数统计相关性的子载波和功率分配算法.这种算法利用信道统计信息来减少信道反馈,由于最优解的高度非线性,转化成离散模型的求解可以降低算法的复杂度.仿真结果显示:相对于传统的信道相关调度算法,基于信道统计相关性的调度算法在系统总容量上有微小降低,但算法复杂度大大降低,信道反馈信息的减少节省了控制信令带宽;同时在性能上优于基于路径损耗等信道独立的调度算法.     

基于时变频率选取的MIMO无线信道仿真模型研究

针对在复杂的无线通信环境中多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）信道建模非常困难的问题,提出了一种具有空间选择性、频率选择性、时间关联性的MIMO信道模型,将载波频率、最大多普勒频移、到达角（Angle of Arrival, AOA）分布、角度功率谱以及相邻天线间距等技术整合到一起,研究了不同角度频率谱（Power Azimuth Spectrum, PAS）分布的空间关联系数表示。仿真结果表明,这个关联信道容量与理论信道容量一致,从而验证了该模型的合理性,同时,该模型为MIMO容量、系统容量分析及性能评估仿真提供了有力的工具。     

移动通信中无线信道的传播特性分析

介绍了无线信道的概念和无线信道的传播特性,分析了无线信道中影响移动无线通信信号传输质量的原因,对提高移动通信质量的可行性提供了理论参考。     

适用于多天线系统信道估计的周期互补多相码

针对多天线系统中的信道估计,提出了一类周期互补多相码的构造方法。该方法基于完美码集合,通过对集合中任意2个等长完美码的交织操作,可以获得一类新的具有周期互补特性的多相码。所获得的多相码具有理想的周期相关性能,即该类多相码的异相周期自相关函数和任意位移上的周期互相关函数都等于零。不同于传统的子码长度受限的周期互补二元码,所构造的周期互补多相码能够产生大于4的所有偶数子码长度,从而既可以保证系统信道估计的性能,也可以提供更加灵活的参数选择。     

空地域A2G大规模MIMO信道建模与分析

为了研究空地环境的三维大规模多输入多输出天线阵列信道传射特性,提出了一种三维单射球形散射体的无人机、车空地大规模多输入多输出信道模型.相比以往的空地多输入多输出天线模型,在建模过程中考虑互耦效应对天线阵列的影响,并采用生灭过程对大规模多输入多输出天线的非平稳特性进行理论分析和建模,推导无人机和车在任意运动状态下的不同高...     

大规模MIMO系统中基于空时相关性的导频减小算法

在大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统信道估计过程中,基站向用户端发送导频信号.由于导频数量与基站发射天线的数量成正比,传统信道估计过程会产生巨大的导频开销,尤其是对于采用频分双工通信方式的(frequency-division duplexing,FDD)大规模MIMO系统.为了解决这一问题,通过利用无线MIMO信道的空间公共稀疏性和时间相关性,提出一种基于压缩感知(compressed sensing,CS)技术的导频开销减小算法,其中,空时相关性用来提高信道估计精度.该算法能够在未知大规模MIMO系统信道稀疏度的情况下,自适应地获取精确的信道状态信息.分析和仿真结果表明提出的算法在减少导频开销方面优于局部公共支撑算法,同时能够维持良好的信道估计性能.     

多输入多输出天线OFDM系统的信道估计

研究利用导频训练信号对多输入输出(M IMO)天线OFDM(正交频分复用)系统进行信道估计。首先推导出了该系统所需最佳导频序列、及其最小数目和最佳位置集以及信道估计的均方误差极限值,分析比较了几种内插的方法,然后提出了一种针对某些无线局域网系统的信道估计方法。仿真实验显示采用该方法得到的信道估计均方误差接近极限值,不同调制方式(BPSK、QPSK、16QAM)下M IMO-OFDM系统的误码率非常接近已知信道频响时的情况。