无线通信系统中的闭环MIMO技术

多入多出（MIMO）技术被认为是下一代无线通信的关键技术之一,本文主要讨论能够进一步提升多天线系统容量的闭环MIMO技术,即带有反馈的MIMO系统。反馈的信道信息既可以提高单链路的传输性能,也可以优化多用户之间的调度问题。本文给出了几种在未来无线通信系统中可能采用的闭环MIMO方案,包括基于SVD分解和基于码本的预编码技术,分析并比较了它们的性能。仿真结果表明,闭环MIMO技术将有效地提高通信系统的性能。     

MIMO移动通信系统中的预编码技术研究

MIMO技术利用多根天线实现多发多收,能够在不增加传输带宽和发射功率的条件下,成倍地提高系统的数据速率;而预编码技术则可以利用接收端反馈回来的信道状态信息对信号进行预处理以改善信号的传输性能,从而达到消除干扰的目的,使得无线通信系统的可靠性得以提升。因此对MIMO系统预编码技术的研究,是解决如何提升无线通信系统性能的关键问题,具有重大的研究意义。     

MIMO系统中基于ZF/MMSE检测的 自适应功率分配方案

 本文研究了MIMO系统中的功率分配技术.针对基于ZF/MMSE检测的MIMO系统,提出了一种简单的自适应功率分配方案.该方案在不使用预编码技术对MIMO信道进行对角化的前提下,遵循最小化系统BER的准则,为发送数据流分配发射功率.与采用SVD预编码的功率分配方案相比,本文提出的方法减少了系统需要的反馈信息量.仿真表明该方法能够有效地提高系统的BER性能,而且基于MMSE检测的系统性能接近于采用SVD预编码的功率分配性能.     

分层异构无线网络中基于预编码的干扰抑制技术

传统宏蜂窝(macro cell)与低功率小蜂窝(small cell)共存的分层异构组网方案能有效地提高无线通信系统的容量.但宏蜂窝与小蜂窝间的同频干扰严重影响了通信质量,并阻碍了系统容量的进一步提升.近年来,利用MIMO预编码及空域衰落特性进行干扰抑制的相关技术成为新的研究热点.本文着重介绍分层异构无线网络中基于MIMO预编码的干扰抑制技术的研究进展.以典型的双层异构下行网络为例,分析了利用多天线预编码进行干扰抑制的基本方法,并在此基础上介绍了多种基于MIMO预编码的新型干扰抑制方案,最后讨论了分层异构网络中干扰抑制技术的未来研究方向.     

大规模MIMO无线通信关键技术

MIMO（多输入多输出）无线通信系统是通信领域中一项重要的技术突破,MIMO在不增加功率与带宽的情况下能够在很大程度上提高无线通信系统的频谱效率,因此MIMO迅速成为了无线通信系统中的一项关键技术,也是近年来无线通信系统工作者的研究热点之一。笔者将根据相关工作经验,综合分析MIMO系统的基本工作原理,分析MIMO系统的关键技术：①接收机设计;②MIMO无线信道建模;③多天线空时编码。简而言之,大规模地利用MIMO技术传输能够显著提高无线通信系统的功率与效率。     

MIMO-OFDM系统中的空频编码技术的研究

基于多输入多输出（MIMO）的空时编码技术可以充分利用无线通信信道中的多径,从而降低误码率、提高系统的可靠性。本文在空时编码技术的基础上,基于OFDM（正交频分复用）系统提出了一种空频分组码的编码改进方案。经仿真证明：编码后的系统相对于STBC-OFDM（空时分组编码）系统的性能更优越,提高了系统的可靠性。     

一种提高多用户MIMO广播信道安全性能的方案

无线通信的广播特性使得信息容易被非法用户窃听,研究多天线抗窃听技术非常重要。多用户MIMO(MU-MIMO)系统采用块对角化(BD)预编码,可以实现下行链路小区用户之间的防窃听,但是不属于下行链路小区用户的恶意窃听者截获到用户的信道信息时,则很容易窃听到发送给用户的信息。文中通过改进物理层技术保证信息数据安全保密的传输,仿真验证该方案具有很好的抗窃听性能。     

多输入多输出系统中的预编码技术研究

MIMO系统中的预编码技术,利用信道信息,使发射信号和空间信道相匹配,有效的对抗信道衰落,提高系统误码率和频谱利用效率,已成为无线通信技术的研究热点。本文首先对MIMO系统模型和容量进行了简单的介绍,然后分析了基于不同角度的预编码技术,其中主要针对基于信道预测的预编码技术的预测算法进行了研究。     

LTE-A下行单用户MIMO增强技术研究

无线通信系统中,基站可以针对信道空间特性采用不同的下行传输模式获得空间复用增益和波束成形增益以提升系统性能。LTE-A中的下行单用户MIMO增强技术,采用了基于码本以及非码本的预编码技术优化性能,有必要分析其技术特点和增益来源以指导产品设计。分析了LTE-A中单用户MIMO技术演进的新特点,着重研究了新的双码本结构,在对信道属性匹配、码本搜索运算复杂度和UE上报载荷方面的改进。针对LTE-A预编码技术性能问题,通过计算机链路级仿真比较了LTE—A中基于码本以及非码本预编码技术的吞吐量性能,仿真结果表明码本技术较非码本技术具有一定优势。     

基于码本的有限反馈非酉矩阵预编码多用户MIMO系统

该文提出了一种基于码本的有限反馈非酉矩阵预编码下行多用户MIMO系统。该方案根据用户反馈的信道信息SINR在发送端进行调度和预编码来提高系统容量。预编码的码本设计依据格拉斯曼空间装箱原理,并将码本中的向量按其相关性构成非酉矩阵来提高预编码增益和抑制多用户共道干扰。新方案反馈量少、复杂度低,在相同情况下比传统的单用户MIMO系统和基于码本的酉矩阵预编码多用户MIMO系统都具有更好的性能。     

3D MIMO系统下水平和垂直维联合预编码的研究

第五代(5G)移动通信网络将会在很大程度上提高无线通信的速率。由于多入多出系统(MIMO)能够满足5G网络中对信息速率越来越高的要求,现在正受到广泛的关注。然而,传统意义的二维(2D)MIMO技术仅仅能控制水平维的波束。为了满足5G的需求,需要引入能同时考虑水平维和垂直维波束的三维(3D)MIMO技术。本文基于3D MIMO信道模型,在分析3D MIMO信道相关性的基础上,针对发射相关和接收相关矩阵在水平维和垂直维的分解,提出了一种利用3D MIMO信道相关性的有限反馈预编码方案。并在此基础上,结合2D MIMO信道下的DFT码本和Grassmannian码本,提出了两种新的3D MIMO信道下的码本。实验结果表明,提出的3D MIMO预编码方案整体性能优于传统2D MIMO和现有的3D MIMO预编码方案。在3D MIMO系统中,由于可以动态调节天线的下倾角,故充分发掘了空间三维自由度。3D MIMO预编码技术减小小区间干扰,增加了系统容量,有效地提高了整个通信系统的性能。      

多小区MIMO系统中基于泄漏的多用户下行链路预编码新算法

针对多小区MIMO系统的多用户下行链路预编码设计是未来移动通信系统研究的重要内容之一。本文在蜂窝多小区MIMO通信环境下,基于信漏噪声比(Signal-to-Leakage-Noise Ratio,SLNR)最大准则,提出了改进的多用户下行链路线性预编码算法。通过在优化目标中考虑接收端白化滤波器的影响,该预编码算法实现了对用户间干扰和小区间干扰(OCI)的同步抑制消除;在求解预编码矩阵优化问题时,本文基于QR分解提出了一种新的低复杂度求解算法,该算法能以较低的计算复杂度实现系统性能的有效提升。仿真实验结果表明,本文的改进SLNR线性预编码算法能有效抑制小区间干扰(OCI)的影响,使多小区MIMO系统获得更高的和速率(Sum Rate)容量。      

太赫兹超大规模3D MIMO系统中的波束斜视补偿技术

太赫兹通信技术凭借超大带宽的优势成为未来6G的关键技术之一。超大规模天线技术可以提供巨大的空间分集,提升频谱效率,同样在6G无线通信系统中起到关键作用。在基于移相器的大规模MIMO（multiple-input multiple-output）混合预编码中,由于太赫兹频段的超大带宽,不同频率的子载波信道具有不同的等效空间方向,发射端波束形成时,将带来严重的波束斜视问题。与此同时,随着天线规模的不断增长,超大规模天线技术的应用更进一步扩大了波束斜视造成的影响。针对超大规模天线阵列带来的波束斜视现象放大问题,本文利用3D MIMO平面天线阵列来改善这一状况。为进一步改善太赫兹频段超大带宽引起的波束斜视,在3D大规模MIMO系统的基础上,本文提出了基于两层移相器结构的混合预编码方案,利用第二层移相器,对不同频率的子载波进行补偿。实验结果表明,本方法可以有效地弥补波束斜视带来的阵列增益损失,实现接近最优的系统性能。      

基于实数分类器的MIMO系统链路自适应

多输入多输出(Multiple-Input Multiple Output,MIMO)技术已被广泛应用于无线通信系统。由于信道中均衡、预编码、空间模式、调制和编码方案(Modulation and Coding Scheme,MCS)之间耦合的复杂性,在MIMO系统中执行链路自适应仍十分困难。通过实数分类器提出MIMO系统中的链路自适应方案来最大化频谱效率,并保持传输的可靠性。从信道状态信息(Channel State Information,CSI)中提取特征,并结合特定的代价函数选择调制和编码方案,基于最大化频谱效率的目标来选择空间模式。     

MIMO-OFDM系统基于线性预编码的自适应加载方案

在MIMO-OFDM无线通信系统中,采用基于子载波线性预编码设计和变步长加载算法得到一种优化的自适应加载算法,在完全已知信道状态前提下,能在满足固定速率和给定误比特率约束下使系统总发射功率达到最小。仿真结果表明,该算法复杂度比Capello算法低,并且性能与之近似,都远远优于非自适应MIMIO系统的性能。     

Low Complexity Iterative-QR (IQR) Precoder Design Based on Structure Blocks for Massive MIMO System

Massive multiple-input multiple-output (MIMO) technology is a promising technique having a high spectral efficiency for future wireless systems. Counterintuitively, the practical issues of transmitted signals are being attenuated by fading, propagation limitations, and implement non-linear precoding are solved by enlarging system dimensions. However, the computational complexity of precoding grows with the system dimensions. The existence block diagonalization (BD) precoding, which completely pre-cancels the multiuser interference is very complicated to implement with the use of a large number of BS antennas, since it considers full multiplexing order. Motivated by the high performance of the BD and generalized for the case when the users have multiple antennas, we propose a structure blocks based on iterative QR decompositions (IQRDs) to compute the precoding scheme. The proposed BLIQR-based precoder designed partitioned the channel matrix into capable square-wise blocks matrix and the IQRDs are applied to the blocks channel matrix. The channel matrix is partitioned such that it can fulfill the multiplexing order for the use in Massive MIMO. The computational complexity of the proposed design is effectively reduced and the sum-rate performance is improved, especially in large number of BS antennas. The performance of the proposed scheme achieves a good trade-off between throughput and computational complexity.     

无人机辅助多用户毫米波MIMO系统的透镜波束预编码技术研究

无人机(UAV)与毫米波(mmWave)多输入多输出(MIMO)系统的结合可以提供高数据速率的空中链路,然而其部署位置及波束赋形设计直接影响无线通信系统的吞吐量.为实现多用户同时接入通信,该文提出基于离散透镜阵列(DLA)结构的波束空间预编码技术,构建了联合UAV飞行高度、波束选择及混合预编码的优化方案.为了解决这一涉...     

一种多输入多输出系统中有限反馈预编码的自适应跟踪测度

该文提出一种新的适用于无线相关信道中有限反馈预编码多输入多输出系统的预编码矩阵自适应跟踪测度。由于该测度在统计意义下对信道的相关性与预编码矩阵变化的关系具有更优化的描述,所以基于该测度的方案在保持较低反馈信息量的前提下,能够进一步改善预编码系统性能。文中给出优化自适应跟踪测度的理论推导。系统仿真分别针对无线信道的频域相关和时域相关,并结合空间分集和空间复用两类系统结构予以讨论,并验证了理论分析结果。另外,由于该测度方案算法复杂度更低,所以更具工程实用价值。     

多天线广播信道模型安全性分析

在无线广播网络中,信道的广播特性会导致通信特别容易被窃听,通信中的防窃听问题就变得更加重要。根据多天线（MIMO）高斯广播信道模型（MGBC-CM）,并结合了MIMO块对角化预编码思想,建立了一种多天线广播信道可靠安全模型。基站在向用户发送数据之前先进行块对角化预编码,这样不仅可以消除用户之间数据的相互干扰,而且更重要的是还可以有效防止用户数据被窃听。仿真结果表明,该模型具有很好的保密性和安全性。