MIMO系统一种新的功率分配算法及容量分析

在不额外增加发射功率和带宽消耗的情况下,注水功率分配算法能够获得最大的多输入多输出(MIMO)系统容量.基于拉格朗日乘数法,推导给出了MIMO系统注水功率分配算法的显式解.利用信道冲激响应矩阵的奇异值分解(SVD)算法,推导给出了注水功率分配算法MIMO系统的容量分析公式.利用数字波束形成(DBF)技术,提出了一种新的功率分配算法,推导给出了该算法MIMO系统的容量分析公式.仿真结果表明,提出的功率分配算法的系统容量虽然略低于注水功率分配算法的系统容量,但它的计算复杂度较低.     

基于LDPC码和MIMO的无线光通信系统性能

针对大气湍流严重影响无线光通信系统性能的问题,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和多输入多输出(MIMO)无线光通信系统性能,给出了基于LDPC码的空时编码MIMO(ST MIMO)和重复编码MIMO(rep MIMO)系统的解码算法,最后在对数正态模型和K分布模型下进行了仿真分析。仿真结果表明rep MIMO系统性能优于ST MIMO和单输入单输出(SISO)系统,ST MIMO在强湍流情况下性能明显优于SISO系统,基于LDPC码的ST MIMO和rep MIMO能取得10 dB以上的编码增益,并且编码增益随着湍流强度的增大而增加,基于LDPC码和rep MIMO的无线光通信系统差错性能更加优异,可以有效提高系统抗干扰能力。     

自由空间光通信中的MIMO极化编码方法

针对自由空间光通信链路性能易受大气湍流影响的问题,构造了一种适用于自由空间光通信的多输人多输出(MIMO)极化编码方法.基于通用偏序法、极化编码、调制及MIMO技术联合优化快速构造极化码,并在大气湍流信道下进行仿真分析.实验结果表明,在不同构造方法及编码方案下,MIMO极化编码方法能在保持低复杂度的同时使系统获得更好的性能.在强湍流条件且误码率为10-4时,相比Monte Carlo方法,偏序法的编码增益约为0.2dB,且离线构造的计算复杂度可忽略不计;强弱湍流条件下,相比单输入单输出(SISO)-polar方式,MIMO(2×2)-polar方式的编码增益约为1.1～1.6 dB,具有明显的分集优势.     

具有低复杂度的 LDPC 已编码非相干酉空时调制系统设计简

提出一种克服无线信道瑞利衰落和高斯白噪声干扰的非相干编码调制MIMO系统方案。纠错码采用IEEE 802.16e中的非规则QC-LDPC码,非相干调制采用基于三角函数的酉空时调制(SC-USTM)。在接收端,推导出SC-USTM的最大后验概率（MAP）解调算法;为了降低复杂度,构造了SC-USTM的双解调器方案;为了改善双解调的性能,在置信传播（BP）迭代解码器和MAP解调器之间引入了迭代反馈机制。仿真实验表明LDPC已编码SC-USTM的MIMO系统比未编码USTM的MIMO系统在 误码率时,性能改善15~17 dB,并且整个系统具有较低的计算复杂度。     

有限反馈MIMO下行系统中基于黄金码的传输方案与解码方法

针对有限反馈多输入多输出下行系统,结合黄金码与预编码技术,提出一种新的预编码设计准则、码字选择方案及新的传输方案和相应的低复杂度解码方法。事实上,在充分利用黄金码能够克服信道深度衰落这一特性的基础上,对所选预编码码字进行重新构造,得到一个二重预编码矩阵,将其作为发送信号,从而能够实现线性解码。与此同时,针对传统的MIMO下行系统传输方案提出了ML和MMSE的联合解码方法,使其能通过一个门限值动态地调节解码复杂度。数值仿真结果证明了本文所提方案性能的优越性。     

单载波宽带MIMO系统广义近似消息传递Turbo频域均衡

针对编码单载波循环前缀(SC-CP)多输入多输出(MIMO)系统,该文采用消息传递算法研究软输入软输出MIMO频域均衡器(FDE)的设计问题。基于广义近似消息传递(GAMP)算法,该文提出一种新的低复杂度MIMO频域均衡方法。这种消息传递MIMO均衡方法的显著特点是既保留了SC-CP传输所产生的频域均衡的优点,同时又避免了传统MIMO FDE中逐频点MIMO矩阵求逆运算,所以具有随MIMO系统接收天线数增加而线性增长的计算复杂度。计算机仿真结果表明,与传统方案相比,该文提出的MIMO频域均衡算法具有明显的误码率(BER)性能优势。     

π旋转LDPC码在MB-OFDM超宽带系统中的性能分析

π旋转LDPC码克服了以往LDPC码编码复杂度高的缺点,具有码率变化灵活,长码构造简单,无需求出生成矩阵,节约储存空间等优点。为了提高超宽带(UWB)系统的传输可靠性,利用π旋转LDPC码设计了一种不采用交织的多带正交频分复用(MB-OFDM)超宽带的实现方案,并通过仿真计算分析了π旋转LDPC码与并行级联卷积码的性能差异。     

π旋转LDPC码在MB-OFDM超宽带系统中的性能分析

π旋转LDPC码克服了以往LDPC码编码复杂度高的缺点,具有码率变化灵活,长码构造简单,无需求出生成矩阵,节约储存空间等优点.为了提高超宽带(UWB)系统的传输可靠性,利用π旋转LD-PC码设计了一种不采用交织的多带正交频分复用(MB-OFDM)超宽带的实现方案,并通过仿真计算分析了π旋转LDPC码与并行级联卷积码的性能差异.     

一种用于MIMO-OFDM-CDM系统的SF-VBLAST检测方案

将正交频分复用(OFDM)、码分复用(CDM)应用到多输入多输出(MIMO)系统,给出一种空频联合的SF-VBLAST检测方案,选用了合适的CDM转换矩阵,模拟实验证明该方案具有良好的频率分集性能和高频谱效率。     

一种SC-FDE散射通信系统的MIMO技术方案

在使用2付发射天线、2付接收天线和2个发射频率的传统散射通信系统基础上,提出了一种应用于单载波频域均衡(SC-FDE)散射通信系统的多输入多输出(MIMO)技术方案,可以在保证4重分集的情况下提供2倍的数据传输速率。提出的MIMO技术方案只需在发射端增加2部发射机,不需改变接收机的射频支路结构,具有实现简单的优点。仿真表明,提出的MIMO技术方案在无信道编译码时的误比特率(BER)性能比相应的传统分集系统性能恶化约1.9dB,在进行(64,57)(64,57)Turbo乘积码编译码时的性能恶化只有1.6dB,因此,与使用单独的2套传统分集系统提供2倍的数据传输速率相比,分别具有1.1dB和1.4dB的功率增益,而且具有体积小、成本低的优点。     

协方差反馈时空时编码系统的线性预编码设计

本文讨论了在空间相关的多输入-多输出(MIMO)系统中利用发射端已知的信道协方差矩阵最优设计线性预编码矩阵的问题。推导出最优的预编码矩阵的方向与发射相关矩阵和空时编码的结构相关,而最优的功率分配方案与发射相关矩阵、接收相关矩阵和空时编码都相关。仿真结果表明本文推导出的最优功率分配方案的性能优于平均功率分配和单方向波束形成方案。     

联合波束域分解和SVD的多用户大规模MIMO系统信道估计

针对TDD(Time Division Duplex)模式下的多用户大规模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统,本文研究了将波束域分解和SVD(Singular Value Decomposition)同时用于该系统的信道估计。当基站天线数目较多时,信道估计误差、导频开销、信道估计算法的复杂度等问题将成为影响大规模MIMO系统性能的关键因素。运用波束域分解理论,将多用户的大规模MIMO系统分解成多个单用户的大规模MIMO系统,同时从波束域对信道建模,该方法降低导频开销的同时也减小了信道估计误差。另外运用SVD对信道自相关矩阵优化,可以进一步降低信道估计算法的复杂度。基于以上两点,本文提出了一种联合波束域分解和SVD的大规模MIMO信道估计方案,并推导出了估计误差协方差矩阵的闭式表达式。仿真结果表明,与同类方案相比,本文提出的方案具有更好的信道估计性能。      

Joint linear precoder and power allocation design for uplink MIMO systems with limited feedback

In this article, the authors consider joint design of a linear precoder and power allocation for uplink multiuser multiple input multiple output (MIMO) communication systems with limited feedback to improve the bit error rate (BER) performance for all users. Precoder selection from the codebook set is directly based on the exact BER performance, instead of other suboptimal criteria, to achieve the optimal precoder matrix, but closed-form expressions may not exist in the view of power allocation based directly on the BER criterion. From this perspective, the authors propose the joint transmitter optimization algorithm for the consideration ofprecoder design, with total power constraint for asymptotic MBER (AMBER) criterion. In this AMBER criterion, a closed-form solution has been derived for power allocation with an optimal precoder. The simulation results show that the proposed joint design algorithm can achieve a much better performance than precoding with uniform power allocation and only consideration of power allocation.     

分布式MIMO系统的一种低复杂度检测算法

针对发射天线分布的MIMO信号,基于排序的乔列斯基分解过程(Sorted CHolesky Decomposition,SCHD),将匹配滤波后的加性高斯色噪声转化成加性高斯白噪声,根据后验信噪比对发射信号检测顺序进行重排,降低了误差传播的影响,该算法仅需一次矩阵求逆操作。在瑞利衰落信道下的计算机仿真表明,该算法与已有的分布式MIMO信号检测方法相比,具有较优的性能和较低的复杂度。     

一种最大化系统用户速率下限的MIMO-MAC有限反馈干扰对齐算法

针对2小区MIMO-MAC中传统有限反馈干扰对齐码字选择方案的不足,本文提出了一种最大化用户速率下界的直接码字选择方案,并结合比特分配算法来减少和速率的损失,同时采用最大信干扰算法译码.不同于传统的基于最小弦距离或对齐度准则来选择码字,本文从最大化用户速率下界的角度来选择的码字;进一步地,在格拉斯曼空间中生成与期望预编码接近的码字集合,在该集合中只需简单的搜索便可找到优化的码字组合,同时实现了低复杂度和次优的全局搜索.仿真实验表明,相对于现有的典型算法,本文算法在提升系统和速率的同时,也提高了系统用户速率的下界.     

基于天线选择的MIMO系统能效功率分配优化

对MIMO系统在毫米波衰落信道下的能效功率分配进行研究,以期实现绿色传输。考虑发送端采用天线选择技术,接收端采用最大比合并技术,给出系统能量效率公式,并构建系统基于能效最大化的目标优化函数。利用拉格朗日乘子法,获得迭代功率分配方案。利用排序法及朗伯函数给出简单的闭式功率分配方案。利用Matlab软件验证所提功率分配方案的有效性。仿真结果表明,文章提出的功率分配方案较穷举搜索法EE性能得到了明显提升,是一种复杂度低的优化算法,能快速收敛到EE最大值。     

短波通信多组空时编码中等效MIMO模型ZF解码

面向短波通信提出了多组空时编码( MGSTC )的一种等效多输入多输出( MIMO )模型迫零( ZF)解码算法。该算法以降低运算复杂度为目的,将原多时隙MIMO系统拆分为多个多时隙单输入多输出( SIMO)系统并分别等效为多个新的单时隙MIMO系统模型,通过各自左乘等效信道矩阵的共轭转置后进行最大比合并( MRC)以及ZF解码获得发送信号估计值,避免了球形解码( SD)中对高阶矩阵的QR分解。仿真结果表明,与虚拟MIMO模型SD解码算法相比,等效MIMO模型ZF解码算法在误码率( BER)性能1 dB损耗的情况下,运算量降低一个数量级以上。     

认知无线电中基于SA-MIMO-OFDM的动态频谱共享方案

该文提出一种结合频谱自适应(Spectrum Adaptation,SA)与MIMO-OFDM技术的动态频谱共享方案。该方案基于功率门限模型实现非授权信号的自适应频谱成型,并给出了一种简单的动态功率分配算法以最大化比特率。仿真结果表明,该方案能够克服干扰温度模型的局部干扰问题,使用MIMO技术可进一步提高系统性能,通过动态功率分配算法可降低计算复杂性并提高频谱利用率。     

应用酉变换近似消息传递的大规模MIMO接收机设计

由于天线间距较近和一些非白高斯干扰,大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统的信道矩阵存在如列相关、低秩和非零均值等“病态”特征,给基于近似消息传递的迭代接收机算法造成了严重的性能损失。为此,提出了一种基于酉变换近似消息传递(Unitary Transformation Approximate Message Passing,Ut-AMP)的接收机算法。首先针对均值非零、列相关和条件数过大三种常见的病态特征,分析了酉变换的必要性;其次,利用变量间的马尔科夫特性将大规模MIMO系统进行因式分解和因子图建模,推导了联合置信传播、平均场和Ut-AMP的消息传递算法,并与现有算法的复杂度进行了对比;最后建立大规模MIMO接收机模型,对所有相关算法进行数值仿真。仿真结果表明,所提接收机算法能够以复杂度略有提升为代价,在病态信道矩阵环境中大幅提升接收机的鲁棒性,具有很高的研究和应用价值。     

一种改进的空时Turbo网格码Log-MAP译码算法

提出应用于多天线系统的空时编码是未来无线移动通信中极具前途的一种技术.文中在详细论述了空时Turbo 网格码的基础上,针对Log-MAP译码提出了优化方案.仿真结果表明, 新的算法在大大降低译码复杂度的同时较好地保持了译码性能, 使其非常接近Log-MAP 算法的译码性能,同时也非常有利于硬件实现.