基于网络编码的用户协作分集系统性能分析

针对非协作通信和传统协作通信系统不能达到高天线分集增益的问题,提出基于网络编码的用户协作系统模型.研究了基于网络编码不同协作用户的天线分集增益,并分析非协作机制、传统用户协作机制和基于网络编码用户协作机制的中断概率.理论分析和系统仿真表明,基于网络编码的用户协作系统能显著降低系统中断概率,获得更大的分集增益,且协作用户数越多,系统分集度越好.     

基于中继放大转发的多天线基站下行传输性能分析

研究基站具有多根天线、中继与用户具有单天线的中继放大转发多用户系统,利用正交空时分组编码和机会主义调度策略同时获得空间分集和多用户分集.针对自适应增益和固定增益转发策略,首先导出独立不同分布瑞利衰落下系统中断概率和误码率的闭合表达式;随后根据高信噪比下系统的渐近性能确定系统的分集阶数,分析空间分集和多用户分集对系统性能的联合影响,并与单跳多天线基站下行传输系统进行性能比较;最后利用计算机仿真验证理论分析结果的正确性.     

一种基于分布式空时码的协作MIMO分集复用折衷新方案

协作MIMO通过多个单天线节点的相互协作构造多发射天线,以此形成一种虚拟MIMO多天线阵列获得空间分集增益。考虑到协作MIMO特点,天线间采用分布式空时编码进行编码协作。文章研究了协作MIMO中基于分布式空时码(DSTC)的分集复用折衷(DMT)新方案,该方案通过推导两种DSTC的中断概率与分集增益表达式,结合两类DSTC的DMT策略,根据改变复用增益阈值自适应获得最佳DMT与中断性能。数值仿真表明,所提的DMT策略可以逼近协作MIMO的DMT上限,协作节点采用该策略的中断性能仅次于上限的中断性能。在多节点构成协作MIMO网络分布式空时编码协作中,提出的DMT新方案可使系统高效地获得协作分集增益与中断性能。     

机会式网络编码在分布式协作网络中的应用

协作通信技术是一种新型的空间分集技术,用户节点彼此共享天线,获取分集增益,有效提高系统性能。网络编码能够减小系统中断概率,解决网络拥塞问题,从而提高传输有效性。文章主要研究了机会式网络编码在分布式天线协作通信系统中的应用,分析了其中断概率。结果表明网络编码可以节省时间成本,提高系统吞吐量。其中,当用户和中继之间不存在误码时,网络编码能够减小系统的中断概率;当用户和中继之间存在误码时,机会式网络编码的中断概率最低。     

多中继与多用户选择的中继系统安全性能分析

为了考察使用多中继选择与多用户选择的放大转发（AF）中继系统的物理层安全性能,推导了其在瑞利衰落信道上和联合发送天线选择/接收最大比合并天线分集下的非零安全容量概率和安全中断概率的精确表达式以及在高信噪比下的渐近安全中断概率解析表达式。AF中继系统的非零安全容量概率和安全中断概率的数值计算和仿真结果相吻合,验证了以上理论分析的正确性;分析结果表明,其安全分集增益为源节点发射天线数、最优中继节点接收天线数、中继节点数的三者乘积与最优中继节点发射天线数、最优用户接收天线数、用户数三者乘积之间的最小值,且与窃听信道无关。     

基于正交处理的网络编码方法及其性能分析

为有效传输多用户多中继网络信息,在线性网络编码的基础上给出一种基于正交处理的网络编码方法（NCOP, network coding based on orthogonal process）,该编码方式结合正交低频子载波处理思想,将传输数据正交化,利用处理后数据正交性实时传输并解码需要用户数据,进一步降低系统中断概率,提高分集增益。理论分析了该编码方法的系统中断概率和平均误码率,分析和仿真结果表明在多用户协作网络的应用中,NCOP中断性能及误码性能均优于线性网络编码。     

射频接收机非线性对分集与复用影响分析

分别从分单输入单输出系统(single-input single-output, SISO)与多输入多输出系统(multiple-input multiple-output, MIMO)研究了多天线系统中射频接收机非线性对通信系统性能的影响规律,发现原有对非线性分集与复用折中的定义不再适用于考虑射频接收机非线性情况,并给出了适用于考虑射频接收机非线性情况的新定义. 通过复合信道建模推导了非理想情况下分集增益的定义和中断概率表达式,仿真了考虑射频接收机非线性时多天线系统分集增益与复用增益关系曲线,得出了考虑分集与复用折中时目标速率的增长规律. 理论和仿真表明,传统的分集增益和复用增益的定义并不适用于考虑接收机非线性的实际情况,SISO系统中射频接收机非线性对分集与复用的折中影响与理想情况一样,MIMO系统中需要对原有的分集增益和复用增益进行修正才能得到分集与复用的最优折中.     

MIMO系统中简单的扩展空时块编码分集技术研究

本文提出一种多输入多输出（MIMO）天线系统中简单的扩展空时块编码（SSTBC）分集技术，采用沃尔什码来区分各天线发送数据子流。采用这种方法，在系统带宽一定时，不降低发送信息速率，同时接收机简单。不同天线的发送信息经过了所有收一发天线对之间的空间子信道，获得了所有路径的部分空间分集增益，仿真结果表明，这种增益的获得不受限于接收分集阶数，并且随发射天线的增加以一定的线性关系增加。     

基于协方差反馈的多天线系统优化发送研究

为了克服多天线信道相关性的影响，提出一种新的自适应发送方案。应用空时分组码特征波束成型技术和格形编码调制（TCM）来获得分集增益和编码增益。针对采用和不采用交织器两种情况，基于成对差错概率（PEP）准则。分析了系统的统计性能，分别得到了使系统编码增益和分集增益最大化的TCM设计准则。根据注水法则和Lagrange乘子法求得波束间功率分配算法最优解。此外，码距作为优化功率加载算法中的权重因子，有效降低了获取波束成形分集的信噪比门限。分析和实验结果表明此方案复杂度低。能有效克服相关衰落。     

分布式天线系统的多用户分集

分布式天线系统(DAS)由于其具有更大的覆盖范围,较好的功率效率,以及更高的系统容量在近年来备受关注,但很多文献都只是基于以上几个方面进行分析,而没有考虑多用户分集。该文提出了一种考虑用户公平性的最小容量损失轮询调度算法,并以该算法为基础,从多用户分集的角度研究了基于迫零波束成形算法的下行分布式天线系统的信道容量。结果表明,在天线数目和总功率相同的情况下,采用分布式天线系统可以得到比集中放置天线系统(CAS)更大的多用户分集增益。最小容量损失轮询调度算法明显优于普通轮询调度算法,该算法对DAS和CAS都适用。     

室内分布式天线系统信道测量及容量分析

分布式天线系统通过在地理位置上分布式放置天线,增强了系统的覆盖性能,也提高了系统的分集增益和容量性能。通过自主搭建的信道测量平台,对室内分布式天线系统信道进行了测量,其中发端天线分布式放置,接收端天线集中放置,对数据分析表明,在不存在视距传输或者视距传输分量不明显的情况下,各发天线到收端的信道解相关特性良好,容量性能提高较大;反之则容量性能下降。系统容量与天线是否均匀放置也密切相关,天线均匀放置时,容量提高且分布更为均匀。     

分布式OFDMA系统下行资源分配算法

针对正交频分复用（OFDM）分布式天线系统（DAS）的下行链路,在发送端采用最大比发送（MRT）并且单天线功率受限、所有发射天线的总功率受限,考虑用户最低速率要求时,丈中提出一种最大化和速率容量的次优资源分配策略。仿真结果表明,动态天线选择策略下DAS比集中式天线系统（CAS）获得更大的和速率容量,并且更容易达到最低速率的要求。     

多天线系统中的多用户分集方案的性能分析及比较

在多天线多用户无线通信系统中,可以利用用户之间彼此独立的随机衰落信道的特点,结合随机波束成型技术,或者空间分集技术,或者天线选择技术,获得多用户分集增益。然而不同多用户分集方案的系统性能不尽相同。该文分析了在多输入单输出(MISO)信道中目前几种典型的多用户分集方案的性能,给出系统吞吐率的定量表达式,并综合比较了不同用户数和不同天线数对各种多用户分集方案性能的影响,为实际多天线多用户系统设计提供了有益的参考。     

用于MIMO系统基站的寄生振子开关八木分集天线

提出了一种用于MIMO系统基站的寄生振子开关八木分集天线.采用寄生振子开关八木天线阵列组成基站分集天线系统.该天线系统充分利用基站空间,在Z向进行组阵以获取阵列增益,在水平面则利用天线方向图的可重构性来进行方向图分集.通过MIMO通信平台的外场测试,得到了多天线系统的误码率的实验数据,说明了该基站天线的确具有提高信道容量、降低误码率的作用.     

分布式天线系统中的下行容量分析

针对分布式天线系统(DAS)的下行容量问题展开研究。首先建立了包含路径损耗、阴影衰落和瑞利衰落的复合信道模型;然后,基于该信道模型,分别对各态历经容量和中断容量进行了分析。考虑到小区内移动台的分布特点,在选择分集传输策略下,推导了各态历经容量和中断容量的近似解析表达式。仿真结果表明,所推导的2个近似解析表达式均能准确地评估分布式天线系统的系统性能。     

几种多天线系统的信道容量比较

分布式天线、智能天线和扇区天线是三种能大大提高无线通信系统容量的技术,本文比较了这三种多天线系统的信道(Shannon)容量.假设每个用户在所有接收天线上的总功率相等,分析表明分布式天线和扇区天线的信道容量远大于智能天线的信道容量,而传统的观点认为智能天线在抑制干扰时要比扇区天线的性能更好,从而获得更大的系统容量.另外我们分析了分布式天线在渐近条件下的信道容量,即用户数K和载波数M都趋近无穷大,而保证α=K/M一定.分析表明在α较大时,分布式天线与比扇区天线的信道容量差趋近常数0.44比特/秒/维,但是如果考虑分布式天线的分集增益,那么分布式天线的信道容量要远大于扇区天线.     

移动通信中的天线技术

介绍了移动通信中天线的新技术．阐述了全向高增益天线、多频段天线、极化分集天线和智能天线的实现技术以及在移动通信中的应用。     

分布式发射天线MIMO信号的最优线性检测

 在分布式发射天线多输入多输出(MIMO)系统中,信道传播时延使各个发射天线的符号异步到达接收天线.接收信号符号间干扰的特殊性使分布式发射天线MIMO信号的线性检测算法更加复杂,最优线性检测算法也不能直接由最小均方误差(MMSE)准则得到.针对这一问题,提出了基于MMSE准则的分布式发射天线MIMO信号的最优线性检测算法:先最大比合并,再最小均方误差检测.并且,通过界定误码率上下限,得到其分集阶数.仿真结果验证了最优线性检测接收端信号处理方式的正确性.     

Exploiting Macrodiversity with Distributed Antennas in Micro-Cellular CDMA Systems

We consider the use of distributed antennas to increase the capacity and peak data rate achievable in a microcellular CDMA system with limited bandwidth. In additon to the diversity against Rayleigh fading achievable by use of microdiversity among nearly co-located transmit or receive antennas, we exploit macrodiversity against shadow fading that more widely separated antennas permit. We report on antenna configurations for both directional and omni-directional antennas that provide the most uniform signal-to-interference ratio coverage, averaged over a large number of position vectors drawn from a spatially uniform distribution of mobiles. Call capacities and peak transmission rates are determined for an integrated system carrying traffic at different constant rates, where processing gain and the transmission rate are selected to satisfy a common chip rate. For the downlink a 5.5 dB capacity gain can be achieved for 64 kb/s calls using four antennas located on the diagonals of each square cell. A bandwidth of 5 MHz allows two or more calls to be simultaneously supported at data rates up to 512 kb/s, as opposed to only 128 kb/s for three co-located antennas. On the uplink we distinguish between the computationally simpler equal-gain combining of the antenna signals and the possibly more complex maximum-ratio combining. With equal gain combining we achieve a peak data rate of 128 kb/s and a capacity gain of 2.5 dB relative to equal gain combining of three nearly co-located antenna signals. With maximum ratio combining the peak uplink rate can be as high as 512 kb/s and the capacity is increased by 2.0 dB relative to the maximum-ratio combining of three co-located antennas.     

System Performance of Transmit Diversity Methods and a Two Fixed-Beam System in WCDMA

Downlink transmit diversity modes for WCDMA together with a two fixed-beam antenna array system are compared relative to the single antenna sectorized system in a radio network simulator. The transmit diversity methods investigated are: space-time transmit diversity and closed-loop mode I transmit diversity. Frequency selective (COST 259) and flat fading channels are considered and their impact to speech-only and data-only services is evaluated. A third service, which highlights the system performance of the various advanced antennas, is also investigated.The results in this investigation point out that the diversity gain in flat fading channels is substantial. In frequency-selective fading, the benefits of fixed beam systems is encouraging, whereas transmit diversity methods (especially Space-Time Transmit Diversity) is unsatisfactory.