具有等增益子信道的MIMO多用户分集系统性能分析

针对收发两端已知信道状态信息的多用户多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统,研究基于几何均值分解(GMD)的MIMO多用户分集性能.该算法将基站和用户之间的MIMO信道分解为等增益的并行子信道,其自适应编码调制的复杂度低.借助Wishart随机矩阵理论导出多用户平均容量表达式,所得的表达式简洁、易于计算.研究表明,当参与调度的用户数足够多时,系统随着天线数的增加而获得的容量增益随用户数的增长而趋于饱和.     

一种新颖的多用户MIMO系统下行链路的信道分解方法

块对角化(BD, Block-Diagonalization)算法将多用户MIMO系统下行链路信道分解为若干个独立并行的单用户MIMO信道。该算法并没有考虑各用户接收噪声功率的差异,而是通过各等效单用户MIMO信道为不同的用户提供相同的空间发射分集,因此具有最大噪声功率的“最差”用户将会严重的恶化整个多用户MIMO系统的性能。我们结合下行链路信道块三角化（BT, Block-Triangularization)算法以及Tomlinson-Harashima 非线性预编码 (THP)提出了一种下行链路的改进BD分解算法,使分解得到的各单用户信道具有优于BD算法的空间发射分集。并且通过优先对“最差”用户进行预编码使得该用户获得“最优”的等效信道,提升了整个系统的性能。     

MIMO系统中基于TH预编码的多用户空间复用方案

Tomlinson-Harashima(TH)预编码是一种非线性串行预均衡技术.为了优化多输入多输出(MIMO)系统中的多用户空间复用策略以获取更大的系统容量,提出一种基于TH预编码的多用户空间复用方案.在该方案中,接收端进行波束成形,发送端通过TH预编码进行用户间干扰抑制,同时采用层间轮换的用户调度机制.理论分析和仿真结果均表明,与传统的基于奇异值分解(SVD)的单用户空间复用和基于线性迫零(ZF)的多用户空间复用相比,该方案能获得更大的等效信道增益和系统容量,且兼顾用户间的公平性.     

基于CSI-RS的3D MU-MIMO有限反馈预编码算法

利用三维多输入多输出(3D MIMO)信道矩阵的克罗内克积结构,传输预编码可分成水平与垂直维预编码,有效挖掘空间自由度可以提高系统性能。针对现有算法未能更好利用空间自由度及单流传输的不足,本文提出了一种基于信道状态信息参考信号(CSI-RS)的多用户MIMO(MU-MIMO)有限反馈预编码算法。该算法采用新码本,依据最大信干噪比准则选取最优的预编码矩阵索引(PMI)返回给基站(BS)供调度。验证结果显示该算法较已有算法,实现了多流传输,拥有更优的和速率(SR)及误码率(BER)。     

结合接收波束成形的Tomlinson-Harashima预编码方法

给出了一种利用Tomlinson-Harashima预编码(Tomlinson-Harashima precoding,THP)结合接收波束成形的多用户多输入多输出系统的广播信道预编码方案。当移动台有多个接收天线时,基站采用迫零Tomlinson-Harashima预编码(zero-forcing THP,ZF-THP)消除多用户间干扰,同时每个移动台利用接收波束成形保证系统拥有最大和容量。进而分析了预编码时QR分解的2种最佳的排序方法,揭示出ZF-THP系统存在和容量最大和误码性能最优不能兼顾的问题,而提出方案作为一种有效折衷,比传统的未排序的ZF-THP系统具有更高的和容量与更好的误码率性能。     

结合空时分组码和机会调度的多用户MIMO系统容量分析

为了充分利用多用户多输入多输出系统(MU-MIMO)中固有的多用户分集,采用机会调度方案,同时为了有效利用空间分集增益和编码增益,应用空时编码理论抵抗多径衰落和提高系统的性能.在瑞利信道下给出了一种结合空时分组码和机会调度的方案并对其进行了容量分析.基于多项式展开的方法,推导了理想和非理想信道估计时的信道容量的封闭表达式、上界值以及高信噪比和低信噪比时的渐近表达式,并分析了不同信道估计时的容量比.此外,分析了基于空间和多用户分集的遍历容量改善.通过相应的数值计算和蒙塔卡罗仿真很好地验证了理论分析的正确性,并表明：多用户分集提高了该方案的性能,而信道估计误差的存在却引起了信道容量的损失;在不同信噪比区域,遍历容量可用相应的渐近表达式来近似.     

LTE-A系统协作多点传输联合处理预编码方法

针对目前多用户协作多点传输（MU-CoMP）中常用的预编码算法、迫零（ZF）算法和块对角化（BD）算法中同一用户的各子信道的等效信道增益不同,导致系统整体误码率较高这一现象,提出将块对角化几何均值分解的模代数（BD-GMD-THP）预编码算法应用于MU-CoMP系统.此方法可实现系统每用户内各子信道增益一致,均衡了用户内各子信道的误码率性能.仿真结果表明,该算法可以有效降低系统总误码率,提高MU-CoMP系统性能,有一定的实用价值.     

基于STBC-OFDM的非协作虚拟MIMO传输策略

针对多用户配对虚拟MIMO(multiple input multiple output)安全性差、对信道估计器依赖性强的问题,在分析理想MIMO系统和多径SISO(single input single output)系统本质关系的基础上,提出一种基于空时分组编码STBC(space-time block coding)和正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的非协作式虚拟MIMO传输策略.在发送端,为了获得最佳发射分集增益,利用信道循环矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)后得到的左酉矩阵进行预编码;在接收端,为了获得平行子信道传输效果,提出一种基于低复杂度线性STBC译码和傅里叶变换预解码的非协作虚拟MIMO接收方案.该虚拟MIMO在收发两端均无需信道瞬时信息,以非协作方式在单天线内模拟多天线收发效果.仿真分析结果表明该虚拟MIMO系统能有效逼近实际理想MIMO的系统容量和误比特率性能,显著降低了虚拟MIMO系统的检测门限.该结果验证了其有效性和优越性.     

基于NSFC-OFDM的非协作式虚拟MIMO

针对多用户配对虚拟MIMO(multiple input multiple output)安全性差,对信道估计器依赖性强的问题,提出一种基于非相干空频码(non-coherent space frequency code,NSFC)和正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的非协作式虚拟MIMO.在分析NSFC成对错误概率的基础上,给出能满足全分集阶数和最大编码增益的编码准则.为了获得平行子信道传输效果,利用信道循环矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)后得到的酉矩阵分别进行预编码和预解码.基于最优NSFC和OFDM预编解码,提出一种新颖的虚拟MIMO策略.该虚拟MIMO在收发两端均无需信道瞬时信息,以非协作方式在单天线内模拟多天线收发效果.理论和仿真分析结果表明,虚拟MIMO系统能有效逼近实际理想MIMO的系统容量和误比特率性能,显著降低了虚拟MIMO系统的检测门限.     

MU-MIMO系统的线性预编码和功率分配算法

针对下行链路多用户MIMO系统,提出了一种联合预编码和功率分配的算法.该算法能够优化系统的信道容量,同时也保证了每个用户的服务质量要求.首先求解线性预编码;在此基础上,通过分布式的功率分配,使得在满足各个用户服务质量要求的前提下,信道容量最大化.算法与现有的结合功率分配的预编码策略相比,在达到较高的信道容量的同时,也能满足各用户的最低速率要求(QoS).仿真试验表明:高信噪比(10～20dB)的情况下,在达到相等的信道容量时,算法平均可获得1dB的增益;在低信噪比(0～6dB)的情况下也能满足各用户的QoS要求.