MIMO探地雷达随机步进频信号旁瓣抑制

针对MIMO探地雷达中随机步进频信号的距离旁瓣较高的问题,提出了一种基于快速二阶锥优化问题的旁瓣抑制方法。该方法首先通过建立随机步进频信号模型对回波信号进行预处理,然后基于回波信号的旁瓣特点将旁瓣抑制问题转化为以信号的峰值旁瓣构建目标函数,以主峰损失、峰值旁瓣和积分旁瓣联合约束的二阶锥优化问题,最后使用内点法求解二阶锥规划问题,以此得到最优的旁瓣滤波器系数。仿真和实测数据处理结果表明,设计的失配滤波器能够在较低主峰损耗的情况下,有效降低峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平,提高信号的主旁瓣比。该方法为MIMO探地雷达中的距离旁瓣问题提供了有效解决思路,有望在工程应用中提高探地雷达的性能。

无蜂窝大规模MIMO中的大规模随机接入

研究了以用户为中心的无蜂窝大规模多输入多输出(MIMO)架构下的大规模随机接入方案。为实现可扩展架构,讨论了接入点(AP)与用户设备(UE)的关联以及AP的分簇方法。针对活跃用户检测(AUD),一种基于最大似然检测(ML)的方案被提出以获取活跃用户。通过调整阈值,可以得到不同精度的检测结果。利用AUD的检测用户集合,系统利用基于狄利克雷过程的稀疏贝叶斯学习(DP-SBL)完成信道估计(CE)。该算法可以充分利用AP的空间聚散特性,提高系统准确性。基于以上工作,我们提出了联合AUD和CE算法。仿真结果验证了所提方案在性能上的优越性。

MIMO随机振动试验频响估计中激励和响应的同步方法

频响函数估计是多输入多输出随机振动试验控制算法中的必要环节。在振动环境试验中,通常不采集振动台的实际激励信号,而用实测的响应信号和计算机内存中的激励信号来进行系统频响函数估计。由于计算机内存中的激励信号与实际振动台上的激励信号之间在相位上存在着差异,从而导致实测的响应信号和计算机内存中的激励信号不同步。这给系统频响函数的估计带来了较大困难。为此,根据线性系统中激励和响应之间的关系,结合随机减量法,提出了一种二次相关法用于系统频响函数的估计,用该方法进行频响函数估计只需要采集响应信号。在三轴振动台上进行了对比试验,结果验证了所提出的二次相关法的正确性。

基于随机集模型的MIMO-OFDM信道估计算法

在多径分量数确定的前提下,MIMO-OFDM系统采用传统的基于导频辅助和盲信道估计算法能获得较好性能。实际无线环境中,多径分量数目与幅度都是时变的,则传统信道估计方法不再适用。该文采用随机集理论建模MIMO-OFDM系统信道多径分量数的变化和MIMO信道。基于此模型提出了集中粒子空间重采样方法(CRS),在保留大概率粒子抽样样本的同时主动抛弃小概率抽样样本,以获得更为准确的真实样本逼近。并提出了基于集中重采样Rao-Blackwellised粒子滤波的信道估计方法(RBPFC)。仿真结果表明:所提出的RBPFC方法信道估计性能最好,基本Rao-Blackwellised粒子滤波方法次之但优于基本粒子滤波算法,卡尔曼滤波的信道估计方法性能最差。

全相位H_v频响函数估计在MIMO随机振动试验控制中的应用

首先选用对噪声抑制效果较好的Hv估计方法,然后引入对泄露有明显抑制效果的全相位FFT频谱分析方法,构成全相位Hv频响函数估计方法,改善了频响函数估计效果,减小了频响估计误差对MIMO随机振动试验控制效果的影响。最后在钢质悬臂梁上做两输入两输的Hv估计和全相位Hv估计的对比试验以及两种估计结果在MIMO随机振动试验控制的应用效果,试验结果验证了全相位Hv频响函数估计对改善了随机振动试验控制效果的有效性。

宽带MIMO-PLC随机参数信道建模与特性

为研究宽带多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)电力线通信(power line communications,PLC)信道的随机特性,提出了一种基于多导体的MIMO-PLC随机参数信道模型。在建模过程中利用统计分布来表征信道的物理参数,比较分析了参数随机且分支不同的MIMO-PLC宽带信道特征。结果表明,平均信道增益(average channel gain,ACG)服从正态分布,均方根时延扩展(root mean square delay spread,RMS-DS)服从对数正态分布,相干带宽(coherent bandwidth,CB)和均方根时延扩展成反比;分支数越多信道频率选择性衰落和RMS-DS越大,ACG、CB和信道容量越小;与单输入单输出(single-input single-output,SISO)PLC信道相比,MIMO信道的信道容量有较大提升。提出的随机参数模型为MIMO-PLC提供了一种具有实用价值的建模方法,该模型对在复杂环境下MIMO-PLC系统的研究、设计以及工程应用具有重要的指导意义。

多用户MIMO空分多址下行链路预编码算法研究

针对多输入多输出(MIMO)空分多址下行链路,每个接收天线看成独立的用户来分配波束,联合正交随机波束成形(ORBF)和迫零波束成形(ZFBF)实现了每用户配置多天线的预编码方法。为了降低计算复杂度,提出了联合线性结合技术的RBF-ZFBF的下行链路预编码方案。该方案利用ORBF确定初选用户,每个用户利用线性结合技术获得有效SINR,所选用户将使用线性结合方法获得的信道质量信息(CQI)和信道方向信息(CDI)反馈到基站,完成用户选择、波束选择和最终预编码。实验结果表明,该算法与每用户单天线方案相比,提高了系统吞吐量,证实了所提算法的有效性。

MIMO系统下随机接入的实现及吞吐量研究

随机接入技术作为LTE系统中的关键技术之一,接入成功率关系到传输时延,LTE系统下的随机接入所采用的传统冲突解决算法主要是基于网络层的重传机制。提出了一种MIMO下的随机接入实现方案,基站端可以利用多天线接收和先进的MIMO信号处理技术的结合,进而联合高层解决冲突,仿真结果表明了该方案可以显著地提高系统的吞吐量。

一种基于信干比门限反馈的MIMO下行系统自适应传输策略

以降低系统反馈为目标,提出一种在多天线下行系统基于信干比门限反馈的自适应传输策略。基于正交随机波束成形,提出仅当用户最大信干比超过门限时才将最大信干比和对应的波束序号反馈给基站,并给出了系统平均总速率与该信干比门限的关系表达式。仿真结果表明,通过选取有效的信干比门限,可在几乎不降低总速率的情况下,系统反馈极大降低。

基于混沌随机滤波器的CS-MIMO雷达测量矩阵优化设计

提出了一种在压缩感知多输入多输出(compressive sensing-multiple input multiple output,CS-MIMO)雷达中利用混沌非线性系统设计随机滤波器进而实现测量矩阵优化的方法。目前,大部分研究采用高斯随机矩阵作为测量矩阵,这类测量矩阵的局限性是,每次仿真实验产生的矩阵互不相同,雷达系统无法实现在线优化,且其对硬件要求高,实现困难。在CS-MIMO雷达信号模型基础上构造稀疏基,提出了基于随机滤波器结构的测量矩阵设计方法,利用混沌序列构造随机滤波器系数,完成对雷达回波的压缩观测。同时以Gram矩阵逼近对角矩阵为准则对随机滤波等效测量矩阵进行优化,进一步提高雷达系统性能。仿真结果表明所提出的基于混沌随机滤波器的CS-MIMO雷达测量矩阵设计与优化算法能够有效提高波达角(direction of arrival,DOA)估计精度。

多入多出(MIMO)系统中的可变速率多用户分集技术

提出一种在MIMO系统中采用自适应调制实现可变速率多用户分集的方案。这种方案在仅需反馈子信道信噪比的条件下 ,最大化系统的总比特率。在发射端利用随机波束成形矩阵对发射信号进行波束成形 ,并根据‘灌水原理’对不同天线的发射信号进行功率分配 ;接受端对接收信号进行相应的线性处理后 ,估计出子信道的有效信噪比并将其反馈回发射端。发射端根据反馈的信噪比 ,采用比例调度算法选出期望用户。最后 ,在满足一定误码率的条件下 ,对期望用户的子信道进行自适应调制。仿真结果表明 ,当小区内的用户数足够多时 。

大规模MIMO系统中的伪随机码导频设计

针对大规模MIMO系统中存在的导频污染问题,提出一种有效的导频设计方案.在所有小区复用同一组正交导频的情况下,为每个小区分配不同时延的伪随机码,利用各小区内的伪随机码对小区内用户导频进行同步加扰,以获得用户的发送导频.推导并分析了该导频设计方案下期望信道估计的均方误差.理论和仿真结果表明,该导频设计方案能有效提高信道估计性能,提升整个系统下行链路的性能.

一种随机稀布MIMO雷达的旁瓣抑制方法

随机稀布MIMO雷达由于空间阵元的缺失,对回波信号的空间采样严重不足,其合成的发射-接收波束中存在大量高电平旁瓣,影响目标峰值的检测以及掩盖微弱目标。利用随机稀布MIMO雷达所合成的发射-接收波束图中最大幅度所对应的方位角,重构当该方位角上存在目标时的波束旁瓣值;然后在原始归一化发射-接收波束图中对消该重构旁瓣值。如果存在真实目标,可形成低峰值旁瓣的发射-接收波束方向图;反之,最终波束图的峰值主旁瓣比与原始波束图相差不大,表明无目标存在。在发射和接收阵元数较少以及发射信号总带宽较低时能有效抑制随机稀布MIMO雷达的波束旁瓣,仿真结果验证了方法的有效性。

基于随机游动的宽带MIMO信道模型研究

针对现有信道仿真模型要求支路数目多且仿真时间长的问题,提出了一种基于随机游动的谐波叠加改进方法,详细推导了该模型输出信道衰落幅值分布及空时相关系数的理论表达式。针对3GPP空间信道模型(Spatial Channel Model,SCM)标准参数的仿真结果表明,新方法输出衰落幅值分布和各子信道衰落空时相关特性均与理论值非常吻合,优于传统精确多普勒频率扩展的仿真方法,可用于未来大规模多支路的多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)信道或多节点网络信道的实时仿真场合。

非均匀杂波MIMO雷达检测

本文针对非均匀杂波,利用球不变随机矢量(SIRV)建立了机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波模型.基于杂波协方差矩阵不满秩,提出了一种用于估计归一化杂波协方差矩阵的修正渐近最大似然(MAML)算法及其广义似然比检测器,即修正渐近广义似然比检测器(MAGLRT).仿真试验结果表明,在非均匀的杂波下,MAGLRT较常规高斯模型检测器具有明显优势;与单输入多输出(SIMO)雷达相比,该MIMO雷达也显示出更优越的检测性能.

基于特征值确定门限的协作MIMO频谱感知

针对最新的基于特征值确定门限的检测方法,引入多认知用户MIMO环境,提出了基于特征值确定门限的协作MIMO频谱感知,充分利用了MIMO技术的优点来提高感知性能,利用随机矩阵理论推导出决策门限的准确表达式,改进了传统基于特征值算法需要大量协作用户的缺点。理论分析和仿真结果均表明,新的决策规则不仅减少了计算复杂性,整体性能也优于同类算法和典型的能量检测算法。

MIMO-OFDMA时变信道和载波频偏联合估计

针对MIMO-OFDMA上行无线通信系统,提出一种基于随机集理论的多用户时变信道和载波频率偏移联合估计算法.该算法基于随机集合理论,利用一个有限随机集合来表示和描述系统中实时动态变化的接入用户状态、多径信道的冲激响应,以及每个无线接入用户对应的载波频率偏移量;然后,利用贝叶斯最优估计理论,给出在随机集模型下MIMO-OFDMA上行无线系统中信道冲激响应和载波频率偏移的最优估计表达式;最后,利用粒子滤波算法逼近求解该随机集模型下的贝叶斯最优估计问题.仿真实验结果表明,在MIMO-OFDMA上行无线系统中接入用户数未知且动态变化等复杂情况下,该算法仍然可以实现对时变信道冲激响应和载波频偏的有效估计.

基于二维频率估计的MIMO-ISAR空时二维回波重排方法

为联合利用MIMO-ISAR空时采样信号进行成像,该文提出一种基于2维频率估计的MIMO-ISAR空时2维回波重排方法。该方法通过对空域和时域信号频率的比值进行估计,实现空时信号的有效重排,插值为均匀数据后,利用FFT完成方位向压缩。与现有方法相比,该方法利用现代谱估计算法的超分辨性能,提高了参数估计精度,并且采用随机霍夫变换(Randomized Hough Transform,RHT)估计2维频率比值,使得该方法在空域采样信号频率发生模糊时仍适用。仿真结果表明该方法可有效联合空时信号成像。

干扰信道中ZF协作MIMO发射的性能分析

针对有协作反馈的多输入多输出(MIMO,multiple-input multiple-output)干扰信道,研究了迫零(ZF,zero-forcing)协作发射策略的性能。为了推导和速率(sum rate)与中断概率等性能指标的解析表达式,研究了在MIMO的维数趋向无穷时,各性能指标的渐近特性。利用随机矩阵理论,首次提出了迫零协作发射策略中等效矩阵所有特征值的一个渐近估计。并基于此推导了和速率的2个闭式表达式,同时还获得了和速率随着MIMO维数变化的缩放律。此外,利用多元统计中Wishart矩阵最小特征值概率分布函数的相关结论,推导了2种特例下的上述协作发射策略的中断概率表达式。仿真结果验证了所提的性能指标解析表达式不仅在大维的情况下成立,而且在中等维度下也是有效的。

分布式MIMO雷达目标检测性能分析

针对分布式MIMO雷达目标检测问题,该文首先根据分布式MIMO雷达站间的位置几何分布,给出了分布式MIMO雷达系统的3种形态:分布式相参MIMO雷达、相位随机MIMO雷达和幅相随机MIMO雷达。然后重点推导了低信噪比条件下相位随机和幅相随机MIMO雷达的平方律检测器结构,并详细分析了这两种检测器的检测性能。最后的仿真实验说明了该文的理论分析对实际工程具有一定的指导意义。