基于群体串行干扰删除的混合预编码毫米波大规模MIMO-NOMA传输系统

针对现有毫米波大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）系统中用户接入数量受限和能耗大的问题,提出了一种基于群体串行干扰删除（Group-level Successive Interference Cancellation, GSIC）的混合预编码毫米波大规模MIMO非正交多址（Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA）下行传输新架构。首先,在基站处设计模拟预编码矩阵并根据等效信道增益进行群体划分;然后,采用迫零法设计数字预编码矩阵,在组内实施空分多址（Space Division Multiple Access, SDMA）;最后,在用户端采用GSIC实现组间NOMA传输。此外,在考虑误差传播的条件下,推导了系统的可达和速率表达式,并提出了一种功率分配算法来解决此非凸优化问题。仿真结果表明,与基于分簇的混合预编码MIMO-SIC-NOMA和MIMO-OMA系统相比,所提出的MIMO-GSIC-NOMA系统可获得更高的频谱效率和能量效率。     

基于SWIPT的无小区大规模MIMO-NOMA系统能量效率研究

无小区大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)与非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA)都是未来6G的使能技术。无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer, SWIPT)技术在进行信息解码的同时收集能量,与无小区大规模MIMO-NOMA优势互补。文中基于SWIPT研究无小区大规模MIMO-NOMA系统中的能量效率问题,通过联合优化功率分配系数和SWIPT的时隙切换(Time Switching, TS)系数,提高系统的能量效率。为了最大化能量效率,采用布谷鸟算法设计功率分配系数。考虑一种特殊情况,将所有终端的TS系数设置相同,进而推导了最佳TS系数的封闭表达式。仿真结果表明,相较于几种已有方案,文中提出的优化方案可以显著提升系统的能量效率。     

大规模MIMO-NOMA双向中继认知系统物理层安全研究

针对基于中继辅助传输的认知无线电-非正交多址(CR-NOMA)系统中,频谱利用率低及安全性较差的缺点,提出将大规模多输入多输出(MIMO)技术应用到基于双向中继的CR-NOMA网络中,使两组认知非正交多址(NOMA)用户在双向中继的协助下交换信息.在不完全信道状态信息的约束下,推导出受发射功率、信道估计误差和天线数量影响的安全中断概率的闭合表达式.仿真结果表明,随着中继天线数量的增加,安全中断概率收敛到特定数值,同时可得到复杂度较低且安全性能最优天线数量.     

大规模MIMO系统中基于ΣΔ调制的一比特低功耗预编码方法

采用低分辨率模数/数模转换器(ADC/DAC)已被认为是降低大规模多输入多输出(MIMO)系统硬件成本和功耗的重要途径。然而低分辨率DAC尤其是一比特DAC中又会带来严重的量化噪声,导致系统接收误符号率(SEP)上升。针对这一弊端,设计了一种基于ΣΔ调制的一比特迫零(ZF)预编码方法。首先,建立发射功率最小化的一比特预编码问题,然后基于ΣΔ调制框架将一比特约束转换为边界约束,再基于ZF预编码,将问题转化为发射功率控制问题,并通过SEP和信噪比(SNR)的关系转换,推导出最小发射功率的闭式解。最后,通过仿真结果验证了所提方法的有效性。     

大规模MIMO网络中基于时间反演的预编码技术

针对大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)网络中随基站天线数目与用户终端数目增多而引发的用户间干扰(inter user interference,IUI)问题,提出一种面向大规模MIMO的时间反演(time reversal,TR)预编码抗干扰技术。该方法在MIMO系统中先后历经信道探测、多径信道建模、干扰信道分析以及信道预编码矩阵设计,实现时间反演预编码信号在多径信道中IUI抑制传输,一方面在时间反演技术基础上进行信道优化,利用时间反演技术的时空聚焦性实现能量聚焦;另一方面利用迫零预编码技术降低大规模MIMO系统中用户间干扰与共道干扰。MATLAB仿真结果验证了基站天线数目、用户端终端数目对于大规模MIMO系统性能的影响,结果证明,时间反演预编码抗干扰技术可以使平均误比特率减小,并显著提高信干噪比和大规模MIMO系统的可达速率。     

室内多用户MIMO系统下行链路空分多址算法研究

多天线技术可在不额外增加功率和带宽的条件下成倍提升无线资源的频谱效率,改善通信质量.本文提出了一种适合于室内分布系统场景的多用户MIMO下行链路空分多址算法.首先通过测量不同用户在不同通道上的功率来计算空分多址用户间的信号干扰比值,然后根据该信号干扰比值进行初步的空分多址判决,最后对空分多址用户进行干扰补偿.仿真结果表明该空分多址算法可以大幅提升室内分布系统的容量.     

非正交多址接入系统下行链路簇内用户数最大化研究

针对非正交多址接入系统(NOMA)下行链路,基于系统吞吐量最大化原则,对簇内用户发射功率进行了最优分配,发现簇内用户数过多会导致簇内吞吐量下降,提出了给定吞吐量最小限值条件下簇内用户数最大值的估计方案.仿真结果显示:当给定吞吐量的最小限值为10 Mbit·s~(-1)时,簇中所能包含的最大用户数为4.     

基于改进梯度投影法的MIMO-NOMA系统迭代信号检测算法

针对多输入多输出-非正交多址(multiple-input multiple-output non-orthogonal multiple access,MIMO-NOMA)系统信号检测问题,基于改进梯度投影(improved gradient projection,IGP)方法,提出一种适用于多用户MIMO-NOMA系统的上行链路的迭代信号检测算法。在该算法中,利用MIMO-NOMA系统中活跃用户的稀疏特性,基于IGP方法实现对发送信号的迭代恢复;在每次迭代后,先对所得估计解向量进行预处理,以得到更为接近真实值的估计值,接着再对活跃用户支撑集进行更新,以便于下次迭代操作。仿真结果表明,与经典的基于压缩感知的信号检测算法相比,基于IGP的迭代算法具有更低的误比特率(bit error rate,BER),在计算复杂度基本相同的条件下,可取得更佳的BER性能。     

基于无向干扰图的大规模多输入多输出滤波器组多载波系统下行链路用户聚类

提出了一种基于大规模多输入多输出滤波器组多载波(MIMO-FBMC)系统下行链路的用户聚类算法.在用户组数量和用户数量随机的环境下,该算法将用户和用户之间信道向量的相关系数自适应地表示为无向干扰图,边的权重表示为相邻用户之间信道向量干扰强度,然后根据每个图的权重值之和与阈值比较进行分簇,仿真结果表明,在基站(BS)天线数量不同的情况下,该算法性能优于传统的用户分组方法,并降低了算法复杂度,提高了系统总和速率.     

基于吞吐量和延迟折衷的 LTE 下行调度算法研究

在LTE(long term evolution)无线网络下行链路系统中,调度算法是其无线资源管理的重要技术,其主要任务就是为无线用户传输的各种业务合理地分配无线资源.尤其是针对Non-GBR(non-guranteed bit rate)业务传输,可通过一个高效的实时调度算法来提高系统的吞吐量,且保证每个用户的服务质量,其在很大程度上决定了整个系统的性能.鉴于最大权重(maxweight)调度算法虽然使系统的吞吐量最佳,但是却导致单个用户的延迟较大的缺点,运用李雅普诺夫最优化的理论提出了一种实时调度算法,此算法不需要知道信道状态概率的先验知识,仅根据当前的信道状态和当前的队列积压来做实时的资源分配决定和传输决定.理论分析和仿真结果表明,该算法在吞吐量和延迟之间有一个很好的折衷,不但使网络吞吐量最优化,而且减小了单个用户的延迟.     

LTE-A系统下行MIMO检测算法改进研究

MIMO检测是LTE-A系统中的一个重要环节,在实际应用中,MIMO信号检测算法的选用需要在复杂度和性能之间进行合理折中。文中针对ML(Maximum Likelihood)算法复杂度高的问题,提出了一种改进的算法(ML-SQRD),主要是缩小搜寻空间,尽可能多地考虑可能的发送符号集,并在分析过程中结合了SQRD(Sort QR Decomposition)算法。经仿真和复杂度分析,改进算法的性能接近ML算法,且复杂度低于ML算法,可应用于未来5G通信中大规模MIMO检测。     

超宽带信道下MBOK调制系统可达速率分析

该文从信息论角度分析了超宽带信道下MBOK(M-ary bi-orthogonal keying)调制系统(包括均衡、编码)的性能,以提供超宽带调制系统设计的理论分析工具.该系统采用频域均衡以获得分集增益,且均衡的残余干扰在MBOK解扩后也得以降低.基于最小均方误差(MMSE)频域均衡,并将MBOK解扩后的残余跨符号干...     

OFDM下行链路的跨层自适应传输算法

提出了一种适用于正交频分复用（OFDM）下行（前向）链路的跨层自适应传输算法．算法考虑了物理层的信道状态信息、功率约束以及数据链路层（DLL）的业务和用户的调度公平．基于比例公平原则和注水原理,给出了算法的6个具体步骤．仿真结果表明该跨层传输方案优于单纯在物理层采用子载波和功率分配自适应算法的方案,相对于后者能够提高用户数据包的传输成功率和降低包的传输时延,并能支持更多的用户．     

改进的OFDM系统下行链路符号定时同步算法

目的解决传统的正交频分复用(OFDM)系统符号定时同步算法抗多径衰落性能不足的问题。方法首先利用已知的前导序列和前导的倒序列作为训练序列,然后将输入序列、训练序列和倒训练序列进行乘积形成新的序列,最后将输入序列与此新的序列进行互相关运算。结果该方法在高斯信道和多径信道下都具有较好的定时同步性能。结论该方法有效地提高了定时精度,降低了对多普勒频移的敏感程度。     

基于非合作博弈论的CoMP系统功率分配算法

针对下行单用户多点协作传输系统(SU-CoMP)的资源分配问题,提出一种基于非合作博弈论的动态功率分配算法.首先协调不同用户在同频子信道上的发射功率,然后建立新定价机制下的功率分配博弈模型.在此基础上分析CoMP用户在其协作簇内功率分配时相互协作,推导该模型的求解算法,最后论证该算法纳什均衡解的存在性和唯一性.仿真结果表明,所提算法能提升边缘用户频谱利用率,减小功耗.     

一种基于叠加编码的下行链路功率优化方案

传统的物理层网络编码虽然可以通过数据流的耦合减少网络中数据包的传输数量,从而在一定程度上改善无线通信系统的传输性能,但在进一步节约资源,提高系统容量等方面依然存在一些问题.为此,在传统节点级网络编码基础上,给出了一种适用于蜂窝小区下行链路的叠加编码方案.该方案通过基站与用户闻协作,在网络编码的基础上对用户信道状态进行区...     

OFDMA中继系统资源分配算法研究

为了公平且有效地在OFDMA中继系统下行链路进行资源分配,文章提出了基于效用函数的资源分配算法,并根据凸优化问题的对偶分解理论,提出了一种分布式求解算法,得到了相关问题的全局最优解.理论分析和数值仿真结果表明,文章提出的资源分配算法具有较低的系统复杂度,可以使系统效用函数最大,从而在保证用户公平性的前提下,使系统的和速率容量最大.