基于NSFC-OFDM的非协作式虚拟MIMO

针对多用户配对虚拟MIMO(multiple input multiple output)安全性差,对信道估计器依赖性强的问题,提出一种基于非相干空频码(non-coherent space frequency code,NSFC)和正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的非协作式虚拟MIMO.在分析NSFC成对错误概率的基础上,给出能满足全分集阶数和最大编码增益的编码准则.为了获得平行子信道传输效果,利用信道循环矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)后得到的酉矩阵分别进行预编码和预解码.基于最优NSFC和OFDM预编解码,提出一种新颖的虚拟MIMO策略.该虚拟MIMO在收发两端均无需信道瞬时信息,以非协作方式在单天线内模拟多天线收发效果.理论和仿真分析结果表明,虚拟MIMO系统能有效逼近实际理想MIMO的系统容量和误比特率性能,显著降低了虚拟MIMO系统的检测门限.     

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。     

具有等增益子信道的MIMO多用户分集系统性能分析

针对收发两端已知信道状态信息的多用户多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统,研究基于几何均值分解(GMD)的MIMO多用户分集性能.该算法将基站和用户之间的MIMO信道分解为等增益的并行子信道,其自适应编码调制的复杂度低.借助Wishart随机矩阵理论导出多用户平均容量表达式,所得的表达式简洁、易于计算.研究表明,当参与调度的用户数足够多时,系统随着天线数的增加而获得的容量增益随用户数的增长而趋于饱和.     

分层异构网下的虚拟协作MIMO-STC编码研究

针对移动通信系统中,各单天线用户终端在协作过程中存在的由于用户个数动态变化而导致协作通信无法进行有效空时编码的问题,提出一种新的基于分层异构网络上的不同层之间的协作虚拟多输入多输出空时编码方案(multiple input multiple output space-time coding,MIMO-STC),即由多用户环境中的单天线移动终端共享彼此天线构成一个虚拟多发多收天线阵列,并结合线性弥散空时码编码理论,实现不同层用户簇间的可靠通信.该编码方案能够根据发送簇和接收簇中协作用户个数的具体情况灵活编码,提高分集增益和误码性能.仿真结果表明:采用弥散空时编码方案的虚拟协作通信系统能够有效对抗Raleigh信道下的多径衰落效应,提高系统性能.     

LTE-Advanced MIMO低SNR下调制技术性能研究

采用多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）技术来提高无线信道的传输增益,从而提高调制系统中的信噪比、降低调制系统的比特误码率;仿真量化分析了在LTE-Advanced MIMO不同无线场景中,调制系统中信噪比与MIMO技术的天线数,以及调制系统中信噪比与MIMO技术天线的发射功率之间的关系。仿真结果表明,MIMO技术能提高低功率无线场景中调制系统中的信噪比,进而提高调制系统的可靠性。     

大规模MIMO系统中基于空时相关性的导频减小算法

在大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统信道估计过程中,基站向用户端发送导频信号.由于导频数量与基站发射天线的数量成正比,传统信道估计过程会产生巨大的导频开销,尤其是对于采用频分双工通信方式的(frequency-division duplexing,FDD)大规模MIMO系统.为了解决这一问题,通过利用无线MIMO信道的空间公共稀疏性和时间相关性,提出一种基于压缩感知(compressed sensing,CS)技术的导频开销减小算法,其中,空时相关性用来提高信道估计精度.该算法能够在未知大规模MIMO系统信道稀疏度的情况下,自适应地获取精确的信道状态信息.分析和仿真结果表明提出的算法在减少导频开销方面优于局部公共支撑算法,同时能够维持良好的信道估计性能.     

基于 PLC 信道相关性的分集合并技术研究

研究电力线信道(power line channel,PLC)相关性对提高电力线通信系统的性能具有重要意义.基于电力线信道的多输入多输出(multiple input muliple output,MIMO)模型和信道本身的物理特性,可知电力线载波通信系统中信道间存在一定的相关性.详细分析了电力线信道单输入多输出(single input multiple output,SIMO)系统中子信道之间相关性及计算方式,同时也分析了电力线单输入多输出系统在分集合并技术下,采用二进制相移键控(binary phase shift keying,BPSK)调制方式时的最大比合并和等增益合并的系统误码率,比较了2种分集合并技术在不同的信道相关性下的误码率.通过仿真得出,相关性会影响分集合并的误码率,进而影响系统的性能.     

宽带太赫兹大规模MIMO系统中的混合预编码

针对宽带太赫兹大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)通信系统中更大的带宽和更多的天线导致的波束分裂问题,构建了基于时延的宽带太赫兹大规模MIMO系统的混合预编码通信模型,并提出了一种高效且可实现的联合时延和相位的宽带太赫兹混合预编码算法。考虑到时延器值的硬件限制,通过最小化最优模拟预编码与等效模拟预编码之间的差来联合优化模拟预编码矩阵和数字预编码矩阵,将联合优化问题转换成目标优化问题,通过将非凸问题转换成等价的凸问题来求全局最优解。仿真结果表明,提出的算法可以获得接近最优的可实现速率性能,且可以提高能量效率。     

基于非理想信道状态信息的鲁棒矢量预编码设计

在多用户多输入多输出（MIMO）系统中,提出一种适用于非理想信道的鲁棒矢量预编码设计方法.使用非理想信道模型,发射端仅获得部分信道状态信息,即已知信道估计值及信道误差值的一阶和二阶统计量,利用已知的信道条件并最小化收发信号的均方误差,推导出鲁棒的矢量预编码矩阵和扰动矢量.仿真表明,该鲁棒预编码方法比传统方法具有更好的性能.     

鲁棒的基于几何均值分解的矢量预编码算法

针对非理想信道的多输入多输出（MIMO）系统,提出了一种鲁棒的基于几何均值分解方法的矢量预编码算法.利用非理想信道误差矩阵的二阶统计信息,以最小化收发信号的均方误差为准则,求出基于几何均值分解矢量预编码的最优扰动矢量和预编码矩阵.仿真结果表明,该鲁棒算法优于现有的基于几何均值分解矢量预编码算法性能.在高信噪比时,误码率可提高2dB以上.     

分层空时OFDM系统中多用户检测技术

提出了一种分层的空时正交频分复用(OFDM)系统结构,将分层的空时分组编码(STBC)应用于OFDM系统中,可在多输入多输出(MIMO)信道上提供分集增益并对抗频率选择性衰落的影响.在接收端采用一种层干扰抑制和干扰隐藏算法以克服多用户间的干扰,在分别解码每一层时抑制其他层的信号,然后在解码其他层时去除前面已解码层所产生的影响.利用该方法可在宽带无线信道上实现多用户可靠的高速通信.仿真结果表明,该系统具有很好的多用户传输性能.     

频率选择性信道下空时分组码直接盲信号检测算法

针对空时分组码系统中训练序列的引入会降低系统传输效率的问题,提出了一种在频率选择性衰落信道下无需信道估计直接对空时分组码进行盲信号检测的算法.该算法在发射端采用线性预编码并且在接收端采用子空间方法进行解码.和已提出的其他盲信号检测算法不同,它可以在未知信道信息的情况下以满速率发送和接收信号并获得满的分集增益.该算法可以被推广到有任意发射天线数的空时编码结构.Monte Carlo仿真实验表明,该算法和使用准确信道信息的解码算法性能相近.     

基于反相对称协同MIMO的一种MANET传输机制

针对移动Adhoc网络信道传输性能不佳等问题,提出一种基于反相对称协同MIMO的移动Adhoc网络传输机制,此机制结合反相对称调制法和协同MIMO技术各自的优点,充分利用相邻信道噪声的相关性来提高系统传输性能。通过理论分析和系统仿真得出反相对称协同MIMO传输机制能够获得高于传统协同MIMO传输技术至少4倍的信噪比增益,并且网络传输信道的信道容量和抗噪声性能也得到了进一步提高,使协同MIMO有更大的实际应用价值。     

结合空时分组码和机会调度的多用户MIMO系统容量分析

为了充分利用多用户多输入多输出系统(MU-MIMO)中固有的多用户分集,采用机会调度方案,同时为了有效利用空间分集增益和编码增益,应用空时编码理论抵抗多径衰落和提高系统的性能.在瑞利信道下给出了一种结合空时分组码和机会调度的方案并对其进行了容量分析.基于多项式展开的方法,推导了理想和非理想信道估计时的信道容量的封闭表达式、上界值以及高信噪比和低信噪比时的渐近表达式,并分析了不同信道估计时的容量比.此外,分析了基于空间和多用户分集的遍历容量改善.通过相应的数值计算和蒙塔卡罗仿真很好地验证了理论分析的正确性,并表明：多用户分集提高了该方案的性能,而信道估计误差的存在却引起了信道容量的损失;在不同信噪比区域,遍历容量可用相应的渐近表达式来近似.     

基于OFDM系统的STBC/SFBC/STFBC信能分析

MIMO和OFDM 2种技术相结合不但可以通过多载波并行传输实现很高的数据传输速率,还可以通过空时编码(STBC)/空频编码(SFBC)/空时频编码(STFBC)实现分集增益。采用2发1收的MISO-OFDM 系统,对STBC/SFBC/STFBC在不同的频率/时间选择性信道环境下进行了性能仿真比较。仿真结果表明, STFBC-OFDM在平坦快衰落信道环境下,表现出与SFBC-OFDM同样的最优性能,在频率选择性衰落信道下,表现出与STBC-OFDM同样的最优性能,但在平坦性慢衰落信道中表现出最差性能。因此,可以根据信道的不同特性选择最适合的空时频编码, 使系统得到最理想的性能。     

空时分组码的联合信道估计和符号检测算法

提出了假设信道仅在p个符号持续时间内(p为空时分组码传输矩阵的行数)是不变的慢衰落条件下，适用于空时分组码发射分集系统的联合信道估计和符号检测的EM(Expectation-Maximization)算法。利用空时分组码的正交结构，该算法保持了空时分组码线性译码的优点，具有较低的复杂度和较小的计算量。仿真结果表明，在不同信噪比条件下，该算法可得到较好的误帧率性能。     

基于MIMO天线多载波系统的最大容量及最优信道选择算法

为了实现多输入多输出（MIMO）系统的最优传输,在加性高斯白噪声信道下分析了MIMO天线的信道容量增益,选而提出在MIMO多载波系统中,对信道进行时-频-空三维划分的理论,并给出了时-频-空三维能量密度谱的概念,从而对能量和时-频资源进行约泉．在此基础上推导并得出了MIMO多载波系统在加性噪声下的最优能量分配准则和MIMO多载波系统的容量上限在最优能量注水解的指导下,对基于MIMO天线的正交频分复用（OFDM）系统进行最优信道选择,并与未经信道选择算法的系统在相同资源约束和信道环境下进行性能比较仿真结果表明,经过信道选择的系统能更有效地保证符号可靠传输,并且系统容量逼近提出的容量上限．     

基于信道状态信息反馈的特征波束形成算法

在多输入多输出通信系统中,为了有效地降低系统的误符号率,提出了一种特征波束形成算法。在假设接收端能准确地完成信道估计,并能及时将信道的互相关矩阵反馈到发射端的基础上,研究了接收和发射均采用多天线的特征波束形成算法,对其性能进行了详细的分析和推导,并在此基础上研究了波束形成与空时块码的结合以提高系统的频谱利用率。计算机仿真结果表明,在接收端采用多根天线相对于单根天线能明显降低系统的误符号率。特征波束形成算法通过同时提供波束形成增益和分集增益位置,有效地提高了系统性能。     

空间相关信道下空时分组码的子空间修正解码

针对空时分组码子空间盲解码算法在空间相关信道下性能下降的问题，提出了一种修正解码算法．在分析空间相关性破坏信号子空间和统计噪声子空间正交性的基础上，利用接收端已知的信道相关矩阵，修正接收端用于搜索的码字矩阵集合，使相关信道下分解得到的统计噪声子空间正交于修正的发送信号子空间，提高了解码性能．与传统解码的算法不同，该算法无需在发送端进行信道相关矩阵的估计和预编码，降低了发送端的编码复杂度．Monte-Carlo仿真实验表明，空间强相关信道下空时分组码子空间盲解码性能下降比较剧烈，采用新算法修正后的解码性能明显改善，在误比特率为10^-2、相关系数为0．8时，修正性能提高约2dB．