MIMO系统中一种新的接收天线选择算法

在瑞利衰落信道条件下，通过天线选择可以提高多输入多输出（MIMO）系统的容量，并能有效地降低MIMO系统的复杂度和射频成本，天线选择算法也成为问题的关键。对接收天线选择算法进行了研究，通过连续选择使MIMO系统容量增加最大的天线的方法，用矩阵及行列式运算导出了一种新的接收天线选择算法，并通过仿真和分析与其它算法进行了比较。仿真结果表明，新算法在信噪比较小时，有最大的遍历性容量（ergodic capacity）、中断容量（outage capacity）；在信噪比较大时，同其它算法结果十分接近。新算法更适合于在信噪比较小（信号弱或信遭受噪声恶化严重）时使用。将新算法同Alkhansari算法结合起来，结果更好。     

Performance of Adaptive Subchannel Assignment-Based MIMO/OFDM Systems over Multipath Fading Channels

Introduction Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is widely regarded as an effective modulation tech- nique for mitigating the effects of inter symbol inter- ference (ISI) in a frequency selective fading channeland for providing reliable high…     

Antenna selection for V-BLAST systems in correlated channel

Spatial multiplexing systems can provide significant capacity improvement but are sensitive to channel correlation. Antenna selection is a low-cost low-complexity ahemative to resolve these problems. This paper proposes a new transmit antenna selection algorithm for the spatial multiplexing systems with the Vertical-Bell Labs Layered Space-Time （V-BLAST） nonlinear receiver in correlated channel. The proposed scheme separates the optimization into two parts： it first chooses the optimal number of substreams in terms of the singular values of the channel matrix, then adapts the mapping of substreams to antennas according to the post-detection signal-to-noise ratio （SNR）. Simulation results illustrate that the proposed two-step selection criterion can provide greater selection gain than the existing singnlar value based selection criterion as SNR and scattering angle increases. The proposed criterion outperforms the existing one by 0.3 dB at a vector symbol error rate of 10^- 3 and scattering angle of 20 degree.     

分布式无线通信系统中STBC和V-BLAST的组合方案

在分布式天线分簇放置的单用户分布式无线通信系统中,为了有效地实现下行分集与复用的折中,提出了一种空时分组码(space-time block code,STBC)和垂直分层发送方案(vertical bell-labs layered space time,V-BLAST)的组合方案。在发送端根据反馈的发送相关矩阵的特征值,提出了天线选择和功率、速率分配的方案,使得系统误符号率(symbol error rate,SER)的上界最小。仿真结果表明:不同方案实际SER性能之间的关系和通过SER上界得到的关系完全一致。该方案简化了下行发送方案的设计,适合于实际应用。     

基于张量分解的大规模多输入多输出天线预编码

提出基于张量分解的大规模多输入多输出(MIMO)天线预编码方案,利用张量分解对高维天线发送数据的降维,保持数据的低秩多维结构特征,获得更加有效的数据表示;同时,通过联合天线和用户信号的空域和时域的相关性,实现发射分集,克服大规模MIMO信道衰落和降低发射误码.通过仿真结果表明该方案适用于大规模MIMO系统.在相同条件下,与传统方案相比,误比特率更低.     

基于最大比传输预编码天线分组技术的大规模多入多出系统能效研究

大规模多输入多输出(MIMO)系统中,大型天线阵列之间的强天线相关性会导致系统性能降低.针对下行链路场景,提出基于最大比传输预编码的联合天线分组和天线选择算法,把大规模天线阵列划分为若干组,在每组中基于信道矩阵最大列范数选择天线,构造所选天线与接收天线间的信道矩阵,并计算对应的预编码矩阵.建立能效模型,分析联合天线分组...     

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.     

Sum Rate and Power Consumption of a Circular-Layout Distributed Antenna System with MMSE Receivers

The distributed antenna system （DAS） is considered as a promising architecture for future wireless access. This paper describes the uplink of a power-controlled circular-layout DAS （CL-DAS） with minimum mean-square error （MMSE） receivers. Results from random matrix theory are used to show that for such a DAS, the per-user sum rate and the total transmit power both converge as the number of users and antennas goes to infinity with a constant ratio of antennas to users. The relationship between the asymptotic per-user sum rate and the asymptotic total transmit power is given for all possible values of the radius of the circle on which antennas are placed. This rate-power relationship is then used to find the optimal radius. With this optimal radius, the CL-DAS is proved to offer a significant gain compared with a traditional co-located antenna system. Simulation results demonstrate the validity of the analysis and the superiority of the DAS.     

基于部分信道状态信息的多模式天线选择算法

分析了基于部分信道状态信息的天线选择的必要性,并对相关信道情况下角度扩散、信噪比和发送端天线配置方式对信道容量的影响进行了研究.提出根据信道状态动态确定发送天线子阵中的天线数目,从而确定反馈信息的数量.然后利用反馈向量在发送天线端进行波束形成,使得具有较高信道增益的子信道被选择用来进行数据传输.仿真结果表明,采用天线选择后系统可以根据信道状态确定参与传输的发送天线的数目,减小了系统配置的复杂度,降低了成本,并且在信道存在严重相关的场合下算法仍适用.     

多输入多输出系统发射天线选择对系统信道容量的影响

针对多输入多输出(MIMO)系统信道矩阵秩亏引起信道容量下降的问题,基于信道容量上限提出了一种发射天线选择方法.该方法利用信道矩阵与发射空间相关矩阵秩相同的特点,重新构建了蕴含模型物理参数的信道模型.在对空间相关矩阵QR分解的基础上,采用随机矩阵理论推导了迫零接收机信噪比的概率密度函数,从而得到了MIMO系统信道容量的上限.该方法不需要已知信道的瞬时状态信息,只取决于衰落的空间相关,计算的复杂度较低,易于实现.仿真结果表明:在低散射环境中,适当地选择发射天线可以使系统的信道容量增加约1 b/s;当接收信噪比大于6.5 dB时,发射端采用均匀圆阵系统的性能要优于采用均匀线阵系统的性能.     

多入多出中继系统的一种贪心天线选择算法

针对多输入多输出(MIMO)中继系统天线选择算法容量不高的问题,提出了一种基于容量最大化的贪心天线选择算法.该算法在考虑噪声的影响情况下,根据添加一个天线对后系统容量的闭式表达式,逐步选取使得容量最大的天线对.仿真结果表明,在不同的中继数量及功率约束条件下,该算法与已有算法相比,能够获得更高的系统容量性能.     

MIMO系统发射端天线选择对性能的影响

基于发射端天线选择对MIMO系统性能的影响进行研究.首先建立信道模型,然后对采用ZF接收机的情况下误码率性能进行分析,并讨论了天线选择标准.仿真结果表明,不进行天线选择,获得误码率为10-2所需要的信噪比至少为22.5 dB;进行天线选择,获得误码率为10-2所需要的信噪比为18 dB,证明天线选择能改善系统性能.     

Antenna selection based on large-scale fading for distributed MIMO systems

An antenna selection algorithm based on large-scale fading between the transmitter and receiver is proposed for the uplink receive antenna selection in distributed multiple-input multiple-output ( D-MIMO) systems.By utilizing the radio access units ( RAU) selection based on large-scale fa-ding , the proposed algorithm decreases enormously the computational complexity .Based on the characteristics of distributed systems , an improved particle swarm optimization ( PSO) has been pro-posed for the antenna selection after the RAU selection .In order to apply the improved PSO algo-rithm better in antenna selection , a general form of channel capacity was transformed into a binary expression by analyzing the formula of channel capacity .The proposed algorithm can make full use of the advantages of D-MIMO systems , and achieve near-optimal performance in terms of channel ca-pacity with low computational complexity .     

基于信道衰落相关矩阵的自适应多天线技术

为了在满足目标频谱效率和目标误码率前提下减小多天线系统的发送功率,针对采用线性接收机的无编码空间复用系统,提出了一种发送天线选择及速率(调制方式)分配、功率分配准则。该准则利用了信道衰落的空间相关矩阵,以各子码流的误码率为约束条件,对发送功率进行优化。仿真结果表明:该准则相比于目前已有的天线集合及调制方式选择准则有2 dB的信噪比增益。给出了逼近该准则性能的简化算法,该算法在很大范围内能达到穷举搜索的性能。     

Transmit Antenna Selection in MIMO-OFDM System Based on CO-SFBC Schemes

A transmit antenna selection (TAS) multi-input multi-output orthogonal frequency-division multiplexing (MIMO-OFDM) system based on channel-orthogonalized space-frequency block coding (CO-SFBC) schemes was proposed for better performance. Firstly,the principles and criterions for designing CO-STBC/SFBC schemes with angle feedback were proposed,and then the effect of quantization for the feedback angle information within such schemes was discussed. Meanwhile,the TAS scheme was applied to the system to further improve the overall performance.Simulation results show that the combination of the proposed CO-STBC and TAS schemes can significantly improve the system performance,which is much larger than only applying them to systems individually.     

MIMO广播信道下的低复杂度多用户调度算法

为了解决多输入多输出(MIMO)广播信道存在大尺度衰落条件下的多用户调度问题,将zero-forcing dirty-paper(ZF-DP)发送方案和最大权重匹配方法相结合,给出了一种时分的调度算法。在此基础上,采用用户排序和减小匹配搜索范围的方法,给出了2种简化算法,并且分析和比较了它们的复杂度。仿真结果表明:与相同发送方案下的线性最优调度相比,这2种简化算法的性能差距不超过15%,而且它们的复杂度较低,易于实现,具有较高的实用价值。结果还为调度间隔、匹配搜索范围等参数的选择提供了参考。     

MIMO广播信道下的低复杂度多用户调度算法

为了解决多输入多输出(MIMO)广播信道存在大尺度衰落条件下的多用户调度问题,该文将zero-forcing dirty-paper(ZF-DP)发送方案和最大权重匹配方法相结合,给出了一种时分的调度算法。在此基础上,采用用户排序和减小匹配搜索范围的方法,给出了两种简化算法,并且分析和比较了它们的复杂度。仿真结果表明:和相同发送方案下的线性最优调度相比,两种简化算法的性能差距不超过15%。而且它们的复杂度较低,易于实现,具有较高的实用价值。结果还为调度间隔、匹配搜索范围等参数的选择提供了参考。     

多用户大规模 MIMO 系统中能效的研究

针对多用户下行大规模多输入多输出（multiple input multiple output ,MIMO）无线通信系统,提出一种基于能效的联合优化方案。该方案在采用同时考虑发射功耗和电路功耗的功耗模型以及迫零（zero forcing ,ZF）预编码的情况下,推导出天线数、天线子集以及发射功率与系统能效之间的关系式,从而建立联合优化天线数,天线子集和发射功率的能效优化模型,并提出一种新的迭代搜索算法来求解此模型。该迭代算法首先对天线数进行遍历,当天线数确定后,采用基于信道矩阵范数的天线选择算法进行天线子集的选取,随后利用凸优化理论来调整发射功率,不仅提高了系统能效而且降低了算法复杂度。仿真结果表明,与使用全部天线和只考虑天线数的方案相比,所提联合优化方案的能效有明显的提高。     

MIMO-OFDM系统中自适应比特和功率分配

高速多媒体业务的发展要求无线通信能够提供更高的数据速率和服务质量.为了提高系统容量和性能,MIMO技术、OFDM技术以及自适应传输技术得到了广泛的研究.在完全已知信道状态信息假设前提下,提出了一种针对单用户MIMO-OFDM系统的自适应传输方案.该方案基于子载波上预编码优化设计,在多入多出信道的特征子信道中进行功率注水和动态比特分配,能在满足平均功率约束和给定误比特率条件下最大化系统传输速率.仿真结果表明,所提算法与贪婪算法相比,具有较快的收敛速度,同时其性能在不同的误比特率要求和时延扩展条件下, 都优于传统的波束成形和正交空时编码方案.     

基于MIMO阵列的混合波束赋形算法

低轨(low earth orbit，LEO)卫星通信可以克服恶劣地形影响实现远距离通信，面对突发灾害能快速部署解决通信问题，但是，卫星在保持高速运动的同时采用高频段的信号，容易导致通信时产生严重的信号衰落。针对此问题，基于传统遗传算法提出一种适用于混合波束赋形架构的算法。固定模拟域对数字域进行迭代优化，然后固定数字域对模拟域进行迭代优化，通过共同的待优化矩阵进行联合求解，在固定功率的前提下不断迭代优化矩阵，采用混合波束赋形方法有效减少硬件复杂度，更加接近数字波束赋形的性能。仿真表明，在混合波束赋形架构应用上，相对于传统的正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法，所提算法性能提升了6.61%。