基于高速铁路通信的多波束机会波束赋形技术

鉴于高速铁路通信中,列车位置信息可预测、列车车顶中继转发天线数有限,以及反馈信息时延大、多普勒衰落较大、频繁切换等特性,传统的波束赋形并不适用于高速铁路场景。位置信息辅助的多波束机会波束赋形能够利用列车位置信息可预测的优势,在机会波束赋形算法中有效地提高发送波束随机相位与来波相位匹配的概率,同时支持多个波束并行传输,以多波束选择实现更好的多用户分集增益,且机会波束赋形无需反馈完全信道状态信息。因此位置信息辅助的多波束机会波束赋形技术适用于高速铁路通信。

基于有限反馈机会波束的无线传感器网络

无线传感器网络中的传感器要把被监测的数据有效地传输到远端的收集器,且其节点的能量有限,为了提高衰落无线信道中无线传感器网络通信的有效性,提出基于有限反馈机会波束的无线传感器网络,基站设置多天线,传感器节点设置单天线,构成MISO系统,在每一时隙基站选择处于峰值状态的传感器节点进行通信。设置反馈门限,当传感器节点的接收信干噪比大于反馈门限时,对信干噪比进行量化,再将量化电平反馈给基站;否则,无需进行量化和反馈。以吞吐量最大化为原则设定最佳反馈门限和量化电平,在瑞利块衰落信道中对系统进行仿真,结果表明:随着节点数的增加,该系统的反馈数可降至传统模拟反馈的1%以下,大大降低了反馈量,提高了系统的效率和节点能量利用率。

多波束机会波束成形系统性能比较

研究了在多输入单输出(MISO)系统中通过加大、加快信道的波动来提高多用户分集增益的机会波束成形技术,并在此基础上研究了在每个时隙中采用多个加权矢量的多波束机会波束成形技术,着重对它们的性能作了仿真比较。结果表明,多波束机会波束成形技术可以提高系统吞吐量。

协作机会波束成形门限算法及性能界分析

节点参加协作波束成形会增加复杂度和能耗,因而中继处理方法和协作区域的选择对整个协作网络非常重要.协作机会波束成形算法,仅选择部分节点发送信号使得目的节点接收信号近似相干叠加,降低了实现复杂度,但最优节点选择矢量的计算复杂度随中继节点数呈指数增加.为了降低计算复杂度,提出了协作机会波束成形的门限算法,并讨论了最优协作区域的大小.理论分析表明,目的节点接收信噪比随节点密度线性增加,且最优协作区域仅覆盖源节点周边有限区域.

机会波束中的发射波束自适应截断

为了快速有效地选择最优发射波束和降低多用户多输入单输出系统中反馈用户的个数，提出了在系统中自适应截断机会波束的技术。该技术以最大化吞吐量为原则在用户端预先设定信干噪比截断门限，只有接收信干噪比大于门限值时才向基站反馈；基站截断没有反馈信息的发射波束，以达到优化随机发射波束、降低波束间干扰、最大化系统容量的目的；通过预先设置的截断门限可以显著减少用户反馈，提高资源利用率。在瑞利衰落信道中分析与仿真了自适应截断机会波束的容量性能和反馈量，得到不同环境中的最优截断门限，仿真结果表明最优门限下的自适应截断技术降低了系统反馈，提高了机会波束系统的吞吐量。

询问反馈策略下的门限截断机会波束系统

针对目前多用户多输入单输出机会波束中存在的用户数和反馈量过多的问题,提出了一种询问反馈策略下的门限截断机会波束系统——询问截断机会波束.以吞吐量最大化为原则设定截断门限,用户只有被基站询问且接收信干噪比大于系统截断门限时才进行反馈,一旦基站接收到反馈信息就停止对相应波束的询问,并分配给相应用户,重复此过程直到完成所有波束的分配.若某一发射波束在询问所有用户后仍未有反馈,则截断此波束发射.相对于传统机会波束系统,询问截断机会波束能够优选发射波束,降低反馈量.在瑞利衰落信道中对系统性能进行分析和仿真,并与传统机会波束比较,结果表明合理设置截断门限能将反馈量降低到1%以下,并将用户较少时的吞吐量提高了约1.2b/(s·Hz).

基于自适应截断机会波束的无线传感器网络

衰落环境会造成无线传感器网络性能急剧下降,为了提高衰落通信信噪比,讨论了在单跳网络的中心节点设置多天线阵列,通过采用截断机会波束技术,并选择状态好的传感器节点来提高衰落信道性能的方案。分析了采用自适应机会波束后节点的反馈量以及信干噪比分布函数的变化,并对系统进行仿真,验证了自适应截断机会波束系统能够提高节点信干噪比和系统容量。

MIMO系统中基于微时隙波束选择的机会波束形成性能仿真

文章研究了可以获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路多用户分集增益和复用增益的机会波束形成(OBF)技术,并将其扩展到接收端多天线的情况下,发射端采用基于微时隙的波束选择技术进一步提高系统容量。每个微时隙基站利用随机产生的酉矩阵将M个数据子流承载在M个随机波束上进行发送,根据每个用户的反馈信干噪比机会地决定接收用户。最后系统选择使其容量最大的正交酉矩阵发送数据,并用注水算法进行功率分配进一步提高系统吞吐量。文中提出方法的优点在于,在接收端多天线的情况下系统通过波束选择技术进一步提高系统吞吐量。

MIMO-OFDM系统中机会波束成型技术的性能

未来移动通信系统广泛将多输入输出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)技术相结合,以提高系统数据速率和频谱利用率。在MIMO-OFDM系统中采用机会波束成型(Opportunistic Beamforming)技术,可以人工地将用户信道变换为快衰落的信道,使得系统吞吐率最大化。通过分析了MIMO-OFDM系统中机会波束成型多用户分集系统的系统结构和系统性能,对接收端采用不同结构接收机对系统性能的影响做了比较。理论分析表明在MIMO-OFDM系统中使用机会波束成型技术可以提高系统吞吐率,数值仿真结果证明了理论分析方法和结论的正确性。

OFDMA系统中多波束机会波束成形的门限反馈

多用户MIMO-OFDMA是未来无线通信的重要技术体制.当MIMO-OFDMA系统利用全部用户获取多用户分集时,系统反馈量很大.为了解决这一问题,提出一种基于门限反馈实现部分多用户分集的多波束机会波束成形算法.用户计算每个子载波上各波束的接收信干比(signal to interference-plus-noise ratio,SINR),把SINR.超过某一门限的信息反馈给基站.以预设的平均资源利用率为目标,给出确定最佳门限值的方案,定量分析门限反馈算法的反馈量,证明其反馈总量随用户数目的增大而趋于一个较小的恒定值.仿真结果表明,通过预设目标平均资源利用率可有效确定门限值,能在吞吐量性能损失很小的情况下显著降低系统的反馈开销.

多用户MIMO系统中机会波束截断的信道反演

针对下行链路多用户MIMO系统,提出了一种简单的基于机会波束截断的信道反演方法。机会波束形成可以用最小的反馈获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路的多用户分集增益和复用增益。在机会波束形成进行自适应信道截断的基础上,使各通信用户的信干噪比(SINR)相同,改善了系统的误比特率性能。仿真结果表明,总的用户数为30时,系统误比特率性能提高3～4dB。信道反演比注水功率分配简单,降低了系统复杂度。

机会波束成形系统中一种新的调度方案

主要研究机会波束成形系统中的调度算法,将宽带无线IP网络调度算法应用于机会波束成形系统,提出了一个保证用户QoS要求的新方案。数值分析表明,所提的方案较之传统的方案在保证系统吞吐量和用户间公平性的同时,也保证了用户的QoS。

OFDMA系统中多波束机会波束成形研究

机会波束成形(Opportunistic Beam forming,OBF)技术通过加大、加快信道的波动来提高多用户分集增益,将之使用在正交频分复用多址接入(OFDMA)系统中,可以使得系统的吞吐量最大化。在OFDMA系统中,通过对所有子载波进行分簇,可以实现在牺牲系统性能很少的情况下,大大降低系统反馈量。研究了对分簇OFDMA系统使用OBF技术来提高系统吞吐量,并进一步研究了在训练阶段使用多个随机加权向量进行多波束成形,然后从中选择最好的一个来实现数据阶段的波束成形。仿真证明,采用多波束机会波束成形技术能提高OFDMA系统吞吐量。

基于有限反馈的机会波束系统

针对目前机会波束系统中存在反馈量过多的问题,提出一种基于有限反馈的机会波束系统。设置反馈门限,当用户的接收信干噪比大于反馈门限时,对信干噪比进行量化,再将量化电平反馈给基站,否则无需进行量化和反馈。以吞吐量最大化为原则设定最佳反馈门限和量化电平,在瑞利块衰落信道中对系统进行仿真,并与传统机会波束系统比较,结果表明,该系统大大降低了反馈量。

基于稀疏网络中机会波束成形技术的算法

提出了两阶段的框架,即用户调度和最终机会波束成形,利用波束功率控制技术,并将这种方案应用于OFDM多载波情况,得到了提高系统性能的方案。模拟结果表明,与传统的机会波束成形技术相比,这种两阶段的机会波束成形技术联合波束功率分配方案,可以提高稀疏网络系统的总吞吐量。

基于用户QoS限制的多波束机会波束形成方法

传统的多用户分集方案多集中在时域,其实多用户分集同样可以在频率域,空间域实现。比如机会波束形成从单波束扩展到正交多波束,不仅可以提高了同时发射的用户数,有利于公平性,而且相当于利用了空间域进行多用户分集,等效的候选用户数量增加了,提高了多用户分集增益。但在实际系统中,对于相对较小用户数,不能保证空间信道的正交性,用户会受到其它波束的干扰,发射波束越多干扰就越大。因此发射波束数需要根据用户数量和用户的QoS要求进行相应的调整,我们可以通过计算获得设定用户数和中断率时的用户保证速率,从而选择最优的发射波束数,并进行了相应的仿真验证。

少用户环境下机会波束形成的改进方法

对无线网络,使用波束形成技术可以提高系统性能,机会波束形成技术通过随机发射权重向量能够充分利用无线通信网络中固有的多用户分集,提高系统吞吐量,但是在少用户的时候由于找不到匹配的用户,它的性能下降很快。相干机会波束形成在少用户的时候能够提高系统性能,但随着时延的增加系统性能又会降低,本文结合权重估计方法和相干机会波束形成方法,在性能提高的基础上解决了相干机会波束形成的时延问题,仿真结果表明该方法是有效的。

基于多波束的机会波束成形在OFDMA系统中的使用

机会波束成形技术可以使信道的波动变大、变快,从而增大多用户分集增益。它同样也适用于OFDMA系统。对于OFDMA系统而言,我们还可以通过对所有子载波进行分簇,从而在牺牲系统性能很少的情况下,大大地减少系统反馈量。为了进一步提高系统吞吐量,还可以在每个时隙使用多个随机加权向量,然后基站从中选择一个最好的向量进行机会波束成形。

基于分簇门限反馈的机会波束成形算法研究

在波束间存在干扰的小区通信场景中,研究满足反馈用户数约束条件时,如何有效运用机会波束成形(ORBF)算法实现和速率最大化的问题.针对该问题,提出了一种基于分簇门限反馈的ORBF算法.首先,将问题建模为基于反馈用户数约束的和速率最大化优化问题.然后,根据用户信噪比信息对小区内各用户进行分簇处理,并在各簇内利用极值理论工具独立设置反馈门限.最终,在分簇基础上构造出多门限反馈的ORBF算法.对算法性能进行理论分析,获得了和速率损失量上界的闭合表达式以及多用户分集增益的渐进形式.仿真实验验证了理论分析的正确性,同时表明,该算法与经典ORBF算法相比,能够在极大降低反馈量的同时取得很好的和速率性能.

多用户MISO系统中的最优机会多波束技术

机会波束技术通过形成随机波束达到了与信道奇异值分解相同的吞吐量,不需要准确地信道状态信息,反馈量少。在正交波束提供的复用增益与各波束间的干扰间折衷而需要最优的发射波束数,为了获得不同情况下的最优波数个数,该文采用数值分析的方法,分析了多用户多输入单输出机会波束系统中选择不同发射波束个数时的容量,通过比较不同波束个数时系统的容量,得到最优发射波束个数。结果表明,最佳波束的个数随用户数增加而加大,随平均信噪比增加而下降。