面向天线互耦效应抑制的波束预编码算法

针对毫米波混合波束成形系统研究中没有考虑天线互耦效应对毫米波系统性能影响问题,结合天线互耦效应分析,提出了一种基于改进正交匹配追踪算法的波束预编码方法．该方法首先推导出了天线互耦矩阵,在此基础上建立了等效互耦信道模型;其次,以所建立的等效互耦信道模型为基础,以最大化传输速率为目标,利用改进的正交匹配追踪算法求得预编码向量,从而获得互耦效应下的最优波束．仿真表明,这种波束预编码方法能够有效地抑制互耦效应造成的波束畸变,保证通信质量．     

MIMO-OFDM有限反馈系统中基于非线性插值的波束成形

为降低多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统选取波束成形向量的计算复杂度和反馈量,提出一种基于非线性插值的波束成形方法,即在参考位置子载波的波束成形向量内插出非参考位置子载波的波束成形向量. 分析和仿真结果表明,在较小码书的情况下,该方法的性能优于基于量化的最优波束成形方法,并且反馈量和计算复杂度也显著降低;而与基于线性插值和测地线插值的波束成形方法相比,该方法在同样的反馈量下具有更好的性能.     

多用户MIMO-OFDM系统的子信道可变速率算法

联合考虑随机波束成形和自适应调制建立了MIMO-OFDM系统的自适应多用户分集系统模型,提出了随机波束成形QR接收机的子信道可变速率算法,推导了在最小化系统误码率情况下系统的误码性能。仿真结果表明,该算法在用户数很小时使系统性能收敛到特征波束成形系统的性能;当用户数增多时,采用天线分配算法的多用户分集系统能获得比特征波束成形系统更好的性能;将自适应编码调制技术运用到多用户分集系统,从而提高系统的实际吞吐量和误码性能。     

一种快变信道下OFDM系统的Kalman信道估计算法

针对频率选择性快速时变信道的多径干扰和较大的多普勒频谱扩展,提出了一种改进的Kalman滤波算法。用于正交频分复用（OFDM）系统信道估计．该算法采用复杂度大大降低的低维Kalman滤波来跟踪快速时变信道,迭代联合信道估计与检测算法来获得测量矩阵,并对滤波结果利用一种新的简单的最小均方误差（MMSE）估计器进行优化。有效地降低了传统基于Kalman滤波算法的复杂度．仿真结果表明,该方法能够跟踪信道的快速变化,具有良好的估计性能．     

一种波束成形的分组空时编码系统检测算法

根据分组空时编码系统的特性,提出了一种新的基于波束成形的检测算法．发射端采用酉矩阵将数据映射到空间正交的波束方向上,通过接收端波束方向上的匹配滤波,各数据分块所获得的增益为信道矩阵在其波束方向上的投影之和,波束选择通过最大化所有数据分块最小增益,从而有效地提高了系统的分集增益．进一步提出一种多速率分组空时编码的设计方案．理论分析和仿真结果表明,这种算法可获得更好的容量和误码性能,同时具有较低的译码复杂度．     

基于K学习的Sub-6GHz辅助毫米波信道信息获取

毫米波通信是下一代蜂窝通信之类的大数据通信的可行方案。然而,因为毫米波频率具有极大的路径损耗,所以为了减轻毫米波路径损耗,混合模拟/数字波束成形可以作为一种技术来降低路径损耗。对于获得高波束源增益至关重要的是在发射机处获得准确的毫米波信道信息。该文着重讨论具有大规模MIMO阵列的毫米波通信系统中的信道状态信息获取问题。由于信道信息获取是一种开销很大的方法,因此该文考虑了一种开销低的精确信道估计方案。通过在子-6GHz处提取的支持信息来辅助毫米波信道信息的获取,将毫米波信道信息获取公式化为压缩感测问题,并使用广义近似消息传递(GAMP)算法获得信道信息。使用子-6GHz信道的支持分布信息扩展了GAMP算法。此外,基于K最近邻的思想,根据子-6GHz的支持分布信息重新设计GAMP算法。仿真结果表明,与现有的信道估计算法相比,该算法不仅可以提高估计精度还能降低导频开销。     

一种新的压缩信道估计凸优化基失配补偿算法

针对压缩信道估计基失配问题进行研究,基失配本质是无线信道多径时延并不是分布在预先划分好的离散网格点上,而是呈连续分布,目前的压缩信道估计均是基于离散网格点分布假设建立估计模型,实际物理多径时延相对于离散网格点的偏差会带来信道估计性能的下降。针对该问题,提出了一种新的迭代凸优化信道估计算法,该算法交替迭代求解稀疏信道向量和基失配向量,并且每一步迭代过程均为凸优化问题。仿真分析结果表明算法在保证收敛性的同时,取得相比于比较算法更好的性能。     

CDMA系统中一种快速有效的盲波束形成方法

利用DS-CDMA系统的工作原理,提出一种基于鲍威尔法的最大化阵列输出功率的盲波束形成方法．只需检测相关器解扩后输出信号移相合并的功率,即可求出用于搜索的共轭方向,自适应地调整阵列天线中各阵元的相位,使形成波束指向期望用户的来波方向．该方法降低了系统复杂度．数值仿真结果表明,鲍威尔法与类似优化算法相比,提高了波束形成的稳定性,减少了计算量,并在同等收敛精度下具有更优的方向图．单信号入射时本方法的迭代次数和乘法次数约为同类方法的10％,双信号入射时的计算量进一步减小至同类方法的2％．     

频率选择性信道下特征波束和空时编码联合分集

为了改善宽带下行衰落相关信道下空时码性能,提出了基于空时编码和特征波束结合的方案．该方案结合了特征波束形成和OFDM技术,将空域协方差矩阵的特征矢量作为空时码矩阵的加权矢量,使空时码在空间能量最集中的方向发射．利用特征波束形成和降维处理将衰落相关信道转化成2个发射天线N个接收天线的FIR信道．利用OFDM技术将FIR信道转化为一组相互独立的平行子信道来承载空时码．仿真结果表明与经典Alamouti码相比较,在不同多径数目及不同发射阵元条件下,该方案在信噪比提高的同时,误比特率性能曲线斜率下降更快．在发射阵元为6,多经数目为16的条件下,系统性能提升5dB．获得了更好的分集增益,并增加了等效信道总功率．     

一种空间相关信道收发联合自适应MIMO传输方法

在IEEE 802.11n簇信道模型下,以均匀线阵、均匀圆阵和星形阵形成的复合天线结构为基础,考虑空分复用和波束形成两种传输机制,设计一种自适应MIMO传输方法．由移动台和基站综合利用瞬时信道信息和空间统计信道信息,共同完成传输方式和天线阵列形式的自适应选择．与完全基于信道统计信息的自适应方法相比,该方法能够获得更高的各态历经容量,逼近最优选择的结果．并且计算复杂度低,只需要很少的反馈开销．     

Iterative beamforming method for the millimeter wave phased array

This paper presents an iterative beamforming method for the millimeter wave phased array. This method uses the approximate orthogonal property for the different paths in the millimeter-wave channel in the case of a large array, and obtains the path with the largest gain in the millimeter-wave channel by iteratively sending the received signal to the other side. The array responses correspond to the path with the maximum gain are used as a beamforming vector for both the transmitter and receiver. Simulation results show that the spectral efficiency obtained by this method is close to the spectral efficiency obtained by the singular value decomposition(SVD) method and has a performance promotion compared with the existing IEEE802.15.3c method. The proposed method has a fast convergence rate and convergence is generally obtained in 3 iterations.     

基于不同天线阵列的移动通信系统下行波束设计

针对基于阵列天线的移动通信系统,讨论不同模型下的下行波束设计方法,并对圆天线阵列和直线天线阵列进行计算机仿真.仿真结果表明,圆天线阵较适合开关多波束设计,直线天线阵可用于下行选择性多波束设计.如果直线阵采用Chebyshev天线阵激励作为加权值幅度,则可实现下行波束优化设计,并使系统复杂度降低.     

Cooperative beamforming algorithms using the assistant information from satellite navigation positioning systems

The application of beamforming in cooperative communication systems can expand the coverage and increase the SNR of the receiver. The conventional beamforming algorithms need full or half knowledge of channel state information(CSI), and get optimal beamforming matrices by complex matrix decomposition algorithms. So, this paper proposes a cooperative beamforming algorithm called the SIA-CBF, based on satellite navigation positioning information, without the CSI. The proposed scheme, with the satellite navigation information assistance, chooses the optimal codebook vector from the fixed codebook as the beamforming matrix. Certainly, the vector should have the maximum correlation with the direction of arrival of signal. Simulation results demonstrate that when the BER is 10^-4, the performance gain is more than 1.5dB, and meanwhile, computational complexity is significantly decreased.     

Transmission synthesis scheme for a multicast system with unknown locations of eavesdroppers

In order to solve the problem of multicast wireless secure communication with unknown locations of the eavesdroppers, a secure communication synthesis scheme was proposed based on the frequency diverse arrays. By studying the frequency diverse arrays model and analyzing the beam pattern, a random frequency diverse array is constructed at the transmitter. At the same time, combined with the added artificial noise baseband signal processing method, the maximizing artificial noise energy method is designed to optimize the beamforming weighted vector of each multicast group, so as to improve the security performance of the multicast system. Numerical results show that the scheme realizes secure communication of a multicast system and can precisely control the signal energy received by legitimate users.     

基于循环平稳性的盲波束形成改进算法

提出了一种利用广义旁瓣对消思想进行盲波束形成的改进算法，新算法在基于循环频率的盲波束形成算法的基础上，通过在辅助支路利用于扰信号空间的投影矩阵对阵元接收到的信号进行降维处理，并对辅助支路的权值进行自适应求解，有效抑制了干扰信号．仿真结果表明了改进后算法的有效性．     

频率选择性信道下的多天线信号分量合成算法

信道的多径效应和噪声会严重地影响信号的通信质量,可以通过空间分集技术提高信噪比和降低多径的影响。针对频率选择性信道下的多天线信号合成问题,给出了一种在未知信道下无需进行符号同步的多天线信号分量合成算法。在频域,该算法按照每频点信噪比最大化准则对信号进行加权合成,提高合成输出信号的每个频点信噪比,降低合成信号的衰弱特性。另外,分析了采用FFT实现时的相关问题,并利用常用的QPSK和16QAM信号进行仿真验证,最后对合成前后的信号进行解调。结果表明该算法能够有效地提高信号的接收质量,无需信号的定时同步和载波同步,对信号调制方式透明,为频率选择性信道下的低信噪比信号合成提供了新的解决思路,具有较强的实用价值。     

基于用户分簇的物理层增强安全多播算法

物理层安全技术是无线网络技术中一项重要的关键技术。在大量多播用户和窃听用户共存的场景中,针对传统物理层安全技术中在波束赋形下增加人工噪声时不能很好地应用于多播传输的问题,提出了一种基于多播用户分簇策略下的物理层增强安全多播算法。首先,具有相近信道矢量的多播用户被分为同一个多播簇,不同的多播簇分配不同的子载波传输多播数据;其次,基于多播用户分簇策略的结果,提出了通过采用联合功率分配和波束赋形设计算法,最大化整个多播系统的安全多播速率;最后,为了降低算法的计算复杂度,提出了新的搜索算法处理联合功率分配和波束赋形设计算法。仿真结果显示：与传统安全多播算法相比,基于多播用户分簇策略的物理层增强安全多播算法不但能够获得更高的多播安全传输速率,而且其计算复杂度也大大低于采用遍历搜索的传统安全多播算法。     

改进相位迭代的低精度混合预编码方法

针对毫米波大规模天线(Massive-MIMO)系统中,低精度移相器的模拟预编码算法复杂度高的问题,该文提出一种改进的迭代相位混合预编码算法。该算法将模拟预编码优化矩阵分解为列向量逐个求解,并采用2阶秩矩阵近似得到次优的优化函数,然后将优化函数转化为求和形式并迭代收敛求得最优相位,以此降低计算复杂度。同时,为了最大化硬件效率,还设计出移相器相位分辨率为1 bit的模拟预编码方案。理论分析和仿真结果表明,所提算法计算复杂度较低,且其频谱效率更优。     

多天线无人机通信系统中的安全波束成形方案

针对第6代移动通信系统中多天线无人机通信下行链路传输系统,在有多个合法用户和单个窃听者的场景以及已知窃听者统计信道状态信息的情况下,提出了2种安全波束成形方案：一种是基于迫零算法的波束成形方案,在系统传输总功率受限条件下最大化系统可达安全速率,得到了波束成形权矢量和功率分配因子的闭合解;另一种是基于增强信漏噪比算法的波束成形方案,采用一种分式规划和交替方向乘子法（ADMM）相结合的迭代算法,实现波束成形权矢量和功率分配因子的设计.仿真结果表明,相比较于迫零算法,基于ADMM的增强信漏噪比算法能够有效地提升系统的安全性能.