基于有限反馈干扰抑制的分布式预编码设计和性能评估

蜂窝系统中小区间干扰是限制MIMO性能的重要因素,信道信息是预编码设计的关键。本研究基于最大化信漏比原则提出有限反馈小区间干扰抑制的分布式MIMO预编码方法。通过性能仿真评估表明在小码本的情况下,相对于传统的正交传输、单小区传输和干扰迫零预编码设计等方式,均有较大的性能增益,并且对于量化码本的类型不敏感。

双层异构网络中基于有限反馈的空时干扰对齐研究

本文针对双层异构网络,提出一种利用当前和过期发射端信道状态信息(Channel State Information at the Transmitters,CSIT)的异构空时干扰对齐(Heterogeneous Space-Time Interference Alignment,HSTIA)方案.该方案将空时干扰对齐拓展至双层异构网络MISO(Multiple Input Single Output)混合信道,研究可达自由度关于CSI(Channel State Information)反馈时延的折中域.结果表明,增加发射端天线数能有效提高可达自由度.基于该结论,将空时干扰对齐技术扩展至双层异构网络MIMO(Multiple Input Multiple Output)混合信道,分析MIMO系统发射端与接收端天线数比对系统自由度的影响,并进一步研究系统达到该自由度时CSI反馈时延的取值范围.结果表明,当发射端与接收端天线数比足够多时,系统自由度的稳健性随接收端天线数的增加而加强.通过仿真分析验证,HSTIA方案利用本地当前和过期CSIT执行发射预编码,实现不同时隙的干扰信号相互消除,从而获得自由度增益,以提高系统的可达速率.

有限反馈的异构蜂窝网络下行链路能效优化方法

研究了在有限反馈约束下的异构蜂窝网络下行链路中与宏蜂窝共存的小蜂窝能量效率最大化问题。其中,宏基站(Macro Base Station,MBS)和小基站(Small Base Station,SBS)通过共享频谱分别向宏用户(Macro User,MU)和小用户(Small User,SU)发送信号。提出了有限反馈和功率带宽联合优化方案来最大限度地提高小蜂窝中所有SU的平均能量效率。由于所构建的目标函数是分式形式并且具有非凸性,采用丁克尔巴赫方法将分式形式化为等价减法形式,并通过增广拉格朗日乘子法求解,提出两层迭代优化算法得到目标函数的最优解。仿真结果表明,相比于传统功率带宽等分配的反馈比特优化方案,所提方案明显地提升了小蜂窝所有SU的平均能量效率。

基于有限反馈的大规模3D MIMO多用户传输方法及其码本设计

针对大规模MIMO通信系统研究了一种基于码本的有限反馈大规模3D MIMO多用户传输方法,给出一种基于水平和垂直方向码字直积的3DMIMO码书设计方案,并提出了两种垂直码本设计方法,且在合理的调度方案下,对所设计的码本进行了仿真分析。仿真表明本文所提的三维码本相对于二维码本以及传统的三维DFT直积码本,提高了系统频谱利用率和吞吐量性能。

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。

无线传感器网络中基于有限反馈的协同MIMO策略

该文针对无线传感器网络中能量有限问题,提出了一种基于有限反馈的协同MIMO策略。该策略基于梯度算法,用1bit反馈来自动地调整簇头节点和协同簇头节点的发射功率。对无线传感器网络中基于有限反馈的Alamouti码的协同MISO系统的误码率进行了理论分析,推导了基于有限反馈Alamouti码的协同MISO策略能耗的契尔诺夫上限表达式。理论分析和仿真结果都表明,该文提出的协同MISO策略与基于标准Alamouti码的协同策略相比,无线传感器网络的总能耗更低,能效更高,且当簇头节点和协同簇头节点一直选择较好信道对应的节点来发送信息时,即最优策略,无线传感器网络的总能耗更低。

多基站协作系统中有限反馈策略及其码本设计

该文针对基于中央控制单元和大容量光纤骨干网连接而成的多基站集中调度协作系统所引起的高系统复杂度和高实现成本等问题,分析了一种可由现存蜂窝无线系统平滑过渡的多基站分布式协作MIMO系统结构及其信号传输特性。在此基础上,给出了该系统结构中基于信道量化码字索引信息的低速率有限反馈策略,讨论了对应的码本设计与构造准则,并提出了一种基于弦距离矢量量化准则的量化码本空间构造与实现算法。通过性能分析表明,该有限反馈策略获得的系统性能可明显优于模拟的导频重传方法,同时也好于基于欧几里德距离量化准则构造的码本空间性能。

OFDM系统中信道有限反馈的门限设置研究

基于多用户下行OFDM系统资源分配及有限反馈理论的研究,该文推导了基于门限设置的信道有限反馈的容量及容量损失的数学表达式,并提出了3种信道有限反馈的门限设置方案。这3种方案利用多用户分集,从反馈中断概率、容量损失及反馈效用3个角度来设置门限。数值计算结果表明,通过适当的门限设置,可以在相对较少的容量损失下,较大程度地减少反馈量,使得下行多用户OFDM资源分配算法在实际中可以有效应用。

OFDM系统中基于有限反馈的余量自适应比特加载

提出基于有限反馈的OFDM系统余量自适应比特加载策略。该策略可以用于上下行信道增益不相同、接收端到发送端的反馈速率有限的OFDM系统中。在该策略中,发送端可以使用的比特加载向量被限制在一个有限长的比特加载表中,接收端根据信道状态信息从表中选择最适合的比特加载向量,并把该向量在表中的序号反馈回发送端。发送端根据收到的序号选择相应的比特加载向量。使用Lloyd算法和最优的比特加载算法构建比特加载表。仿真结果表明所提出策略在使用较少的反馈比特数的情况下即可达到较好的效果。

一种前向放大中继通信系统中的有限反馈中继预编码方案

本文首先给出了前向放大中继通信系统中,在给定QoS要求下的最优中继预编码矩阵的设计.进而,针对实际通信系统中反馈信道带宽的限制,给出了一种有限反馈中继预编码码本的设计方案.计算机仿真表明,本文所提新码本有限反馈中继预编码方案的系统性能随着反馈比特数的增加接近完全反馈下的系统性能,且在相同反馈比特数下的系统容量和误码率均明显优于将传统MIMO通信系统中的Grassmannian码本或随机码本直接应用于中继预编码的有限反馈方案.

有限反馈SDMA中基于信干噪比的天线合并算法

多天线广播信道中基于信道量化的MISO-SDMA系统可通过增加用户端天线并采用相关的天线合并技术来有效降低反馈量的需求。该文提出了一种基于信干噪比SINR的天线合并准则,以寻求最优的合并矢量和等效信道量化值。由于综合考虑了接收信道等效功率、量化误差引起的用户间干扰和噪声等因素,改善已有合并算法中仅仅最大化接收端等效信噪比或最小化量化误差的不足。另外,该文从理论上推导分析了在信噪比趋于零和趋于无穷时该算法的极限情形,证明已有的最大比合并和基于量化的合并方法是该文所提算法在极限情况下的特例。计算机仿真表明在相同的反馈量下该文所提算法有着优于二者的性能。

有限反馈机会中继通信系统的中断概率性能

该文针对放大转发机会中继通信系统,研究了有限反馈条件下系统的中断概率及分集性能。在有限反馈条件下,量化误差将影响最优中继的选择进而恶化机会中继通信系统的性能。该文首先推导了有限反馈条件下机会中继系统的中断概率近似表达式,并在此基础上分析获得两个结论:在有限反馈条件下,无论备选中继数目为何,系统的分集阶数可达且只可达到2;当备选中继个数一定时,随着反馈比特数的增加,系统中断概率将趋近于选择最佳中继节点所能获得的性能。仿真结果验证了中断概率的理论表达式及其分析结论,可为有限反馈条件下的中继传输协议设计提供理论支持。

有限反馈MIMO系统中一种基于双码本的功率分配与预编码方案

研究表明,有限反馈预编码能有效利用信道信息提高MIMO系统频谱效率,在此基础上,在发射端进行功率控制将使频谱效率得到进一步提升.为了最大化有限反馈MIMO系统的频谱效率,本文提出了一种基于自适应调制的功率分配与预编码方案.为了减少反馈量,该方案通过双码本方式来反馈预编码矩阵和功率控制矢量,并给出了一种基于K-均值聚类的功率码本设计方法.仿真结果表明,该方案的反馈信息量少,且获得了较好频谱性能.

有限反馈多用户MIMO-OFDMA下行链路预编码

提出了包括波束成形、功率分配和自适应调制的多用户MIMO-OFDMA系统下行链路预编码方案.利用格拉斯曼空间装箱原理预先构建波束成形矢量的码本,在接收端确定最优波束成形矢量并利用有限个比特反馈其索引到发射端.在发射端利用“贪婪算法”进行功率分配和自适应调制.与现有预编码方案相比能够大大减少反馈数据量.

一种MIMO时间相干信道下的有限反馈新方法

针对时间相干MIMO信道下存在时间冗余的问题,提出了一种基于信道预测的有限反馈新方法.该方法利用相邻数据帧的时间相干性,结合AR模型预测信道状态信息,并在码书中找到一个最优的码字使多个数据帧的系统性能综合最优,将该码字反馈给发送端用于发射预处理.仿真结果表明,与传统反馈方法相比,虽然该反馈方法的系统性能有所降低,但是反馈开销显著降低,因此在两者之间获得较好的折中.

多天线系统中有限反馈的码本设计

在多天线无线通信系统中,发射机利用来自接收机有限反馈的信道方向信息,能够提高系统容量和降低误码率.有限反馈的关键是码本设计,本文综述了近年来这一领域的研究成果.码本设计主要包括基于Grassmann流形中子空间包和基于信源编码中向量量化的两种方案,涉及对象包括不同类型的多天线信道和发射数据流模式.详细介绍了这两种方案的原理和相应算法,并比较了它们的异同点.

有限反馈MISO-OFDM系统中基于误码率的波束成形

该文提出了一种在有限反馈条件下多入单出–正交频分复用(MISO-OFDM)系统中基于误码率的波束成形方案。将OFDM符号的所有子载波分成若干簇,从码本中选择能够最小化该簇每个子载波的平均误码率的码字,作为该簇的波束成形向量。此方案既能降低反馈量,又能取得较低误码率。同时,为避免所提方案中探求最优解时的穷尽搜索,还基于簇内不同子载波信道频响之间的相关性提出了一种简化的次优算法。仿真结果表明,在典型参数设置下,所提方案能够以较低计算复杂度取得比其他已有方案更好的误码率性能。

MIMO多用户系统中的有限反馈研究

在MIMO下链路通信系统中,如果每个用户将它们的信道状态信息反馈回基站,则基站可以根据用户信道状态信息,调度信道条件好的用户传输数据,从而获得很高的系统容量。该文针对当系统中用户个数显著增加,大量的反馈信息导致反馈信道溢出的状况,提出一种基于用户分级的减少反馈信息总量的策略,该策略要求只有当用户的信扰噪比高于某个门限,用户才反馈其信道方向信息和用户级别信息;否则不反馈任何信息。理论分析和计算机仿真结果证明了该策略能有效地减少反馈的信息总量并且可获得复用增益和多用户分集增益。

基于有限反馈的MIMO系统鲁棒性均匀信道分解

在MIMO系统中,当假设发送端和接收端已知完美信道状态信息的情况下,均匀信道分解(UCD)被证明在误码率性能上是最优的且是容量无损的.然而在实际系统中,接收端或发送端获得的信道信息通常存在着一定的估计误差.本文提出一种基于有限反馈的鲁棒性均匀信道分解方案,在设计方案中充分考虑了信道估计误差的影响,并利用香农率失真定理和广义Lloyd矢量量化算法(GLA)得到了信道估计误差的近似值,使得本文提出的方案有很好的实用性.仿真结果表明与传统均匀信道分解方案相比,本文提出的鲁棒性均匀信道分解方案有效地降低了系统的误码平层,提高了系统容量.

基于粒子群优化的有限反馈干扰对齐码本设计

大尺寸码本设计是有限反馈干扰对齐面临的关键问题之一,最优矢量量化码本设计问题可以等价为格拉斯曼线性装箱问题,只在某些特定条件下才存在解析解,通常采用计算机搜索或者信源编码中矢量量化算法求解,计算复杂度高,不利于大尺寸码本设计。从降低大尺寸码本设计计算复杂度出发,该文提出一种基于加速全面学习粒子群优化的码本设计算法。在全面学习粒子群优化算法实现简单,对非线性问题,特别是多峰值问题具有较强全局搜索能力的基础上,通过向最优粒子学习提高算法初期收敛速度,通过最大运动速度缩减提高算法后期收敛速度和算法性能。试验结果表明,无论是相对于经典粒子群优化算法和全面学习粒子群优化算法,还是相对于广义Lloyd算法,新算法均能在降低算法复杂度的同时提高算法性能。