色噪声下MIMO信道估计优化及容量下限分析

针对色噪声背景下MIMO块平坦衰落信道进行了估计和优化,并以信道估计的优化结果为基础,分析了估计信道的互信息量下限和系统的容量下限,提出了利用注水算法来优化发射端天线阵列的功率分配,以提高系统容量下限。仿真结果表明利用信道估计的优化结果,同时通过发送功率优化分配,可使MIMO系统容量下限有明显提高。     

多输入多输出—非正交多址接入系统融合用户调度的下行波束赋形设计

针对多输入多输出—非正交多址接入（MIMO-NOMA）技术中用户间干扰较大的问题，提出了一种融合用户调度的波束赋形（BF）算法。首先，在进行用户调度时，为了同时兼顾簇内用户干扰和簇间用户干扰，根据各用户信道的差异性，利用L1-范数正则化方法对所有用户分组情况进行初步稀疏化处理，进而从各用户信道相关性角度出发，将信道相关性大的两个用户分为一簇；其次，结合部分发射功率控制（FTPC）策略实现簇内用户功率分配；最后，根据和速率最大化准则构建一目标优化函数，进而利用连续凸逼近（SCA）算法对其进行求解，以获得波束赋形矩阵。理论分析和链路仿真表明，与传统的正交多址接入技术相比，在系统容量方面实现了84.3%的提升；与传统的相关性用户分簇方法相比，在公平性方面实现了20.2%的提升。实验结果表明，该方案不仅有效地抑制了簇内用户干扰和簇间用户干扰，同时，又保证了用户间的公平性。     

基于字典学习的毫米波大规模MIMO系统混合预编码

针对毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统混合预编码方案设计的难题,采用字典学习的思想,提出了一种高精度混合预编码方案.该方案首先对全数字预编码矩阵的各列采用稀疏表示;进而按列将字典原子从稀疏表示中分离出来,通过对误差矩阵采用奇异值分解(SVD)来更新对应的字典原子,直到所有字典原子更新,以形成新的字典矩阵;最后,利用更新后的字典矩阵稀疏重构全数字预编码矩阵,以得到模拟预编码矩阵和数字预编码矩阵.仿真结果表明,相较于基于正交匹配追踪(OMP)的混合预编码方案,所提方案在提升系统频谱效率和降低误码率方面具有明显的优势.     

智能反射表面辅助的MISO通信系统的物理层安全设计方案

智能反射表面(IRS)可通过调整反射单元的相位来提升无线通信物理层安全.针对IRS辅助的多输入单输出(MISO)通信系统,提出一种基于交替迭代的物理层安全设计方案.首先基于安全速率最大化原则,构建一个含有非凸约束的非凸目标函数;然后采用丁克尔巴赫算法和黎曼流形优化算法将非凸问题转化为一系列易于求解的子问题;最后采用交替...     

毫米波大规模MIMO系统中低复杂度混合预编码方法

针对毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统混合预编码方案设计的难点,提出了一种低复杂度混合预编码方法。首先基于奇异值分解,构造初始射频(RF)预编码矩阵,然后构造数字预编码矩阵。进而将残差矩阵最大左奇异矢量构造的矢量添加到RF矩阵的最后一列,以更新初始RF矩阵。经过多次迭代,从而形成最终RF预编码矩阵。最后基于最小二乘准则设计数字预编码矩阵。理论分析和仿真结果表明,相比于基于正交匹配追踪(OMP)算法的混合预编码设计方法,该方法在计算复杂度大幅下降的同时,其性能远远优于基于OMP算法的混合预编码方法,同时在数据流数相对较小时,其性能接近最优的全数字预编码设计方法。     

空间相关环境下一种稳健的V-BLAST迭代检测算法

利用Householder变换,并结合WY表示形式,该文首先提出一种修正的Householder QR分解(M-H-QRD)算法,与排序QRD(S-QRD)检测算法相比:M-H-QRD检测算法在空间相关信道环境下具有稳健的数值特性;然后以此为基础,提出了一种基于M-H-QRD的V-BLAST迭代检测算法。仿真结果表明:在空间相关信道环境下,该算法比S-QRD检测算法、M-H-QRD检测算法在性能上具有明显的改善;与标准的V-BLAST算法相比,在高信噪比范围,迭代检测算法取得了与标准的V-BLAST算法几乎同等的性能,在中低信噪比范围,迭代检测算法优于标准的V-BLAST检测算法,同时数值特性比标准的V-BLAST检测算法更为稳健。     

基于改进粒子群算法的分布式频率分集阵栅瓣抑制方法

以均匀线阵（Uniform Linear Array ,ULA）为子阵,结合频率分集阵（Frequency Diverse Array ,FDA）的思想,构建了一种基于分布式子阵的频率分集阵。针对各子阵按等间距布阵将导致严重的栅瓣问题,提出了一种改进粒子群 (Improved Particle Swarm Optimization ,IPSO) 算法来优化分布式FDA中各子阵间的基线距离,以实现高效的栅瓣抑制。同时,从理论上推导了目标距离和角度均未知时参数估计的克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound ,CRLB)。仿真结果表明,优化后分布式FDA的栅瓣得到有效抑制,而且阵列角度维分辨率和估计性能亦得到大幅度提升,验证了所提算法的有效性。     

低精度ADC下大规模多输入多输出系统基于三对角迭代法的软输出信号检测

受硬件成本制约,大规模多输入多输出（massive Multiple Input Multiple Output, mMIMO）基站通常配置低精度模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）。低精度ADC下,如果多用户mMIMO系统采用最小均方误差（Minimum Mean Square Error, MMSE）检测,将导致过高复杂度。为此,本文基于三对角迭代法（Tridiagonal Iterative Method, TDIM）,结合分块矩阵求逆的初始值确定,提出一种低复杂度的MMSE软输出信号检测算法。数值仿真表明:基于TDIM的软输出信号检测算法经4次迭代即可达到收敛,同时,数值结果验证了ADC量化比特为4时,该算法可取得接近全精度ADC的性能,为低精度ADC下mMIMO系统的上行链路信号检测实现提供了切实可行的方案。      

3D MIMO系统中一种有限反馈开销降低方法

针对三维多输入多输出（3D MIMO）预编码系统的高反馈开销问题,结合信道预测,提出了一种基于时频域二维分簇的有限反馈开销降低方法。该方法利用信道的时频域相关特性,用户端根据与当前帧中数据块所对应的信道状态信息（CSI）,采用自回归（AR）模型来预测与后续帧中数据块相对应的3D CSI,进而对预测得到的CSI进行时域与频域二维分簇处理,最后将与每个反馈数据块相对应的预编码矩阵索引反馈给基站。仿真结果表明：该方法在保证系统性能的同时,不但大幅度地降低3D MIMO多用户系统的反馈开销,而且有效地改善了反馈延迟对系统性能所造成的影响。