智能反射面辅助的MU-MISO车联网毫米波通信联合波束赋形

近年来,车联网通信系统提出了大规模数据传输,通信连接稳定等需求。高频段通信凭借超高传输速率,低时延的特点被引入了该系统,但是,高频段通信仍面临着阻塞问题的挑战。因此,智能反射面作为一种可解决高频段通信阻塞问题的技术,成为车联网高频通信的热点议题。智能反射面由超材料构成,其表面的多个无源反射单元均匀排布形成阵列,所有反射单元的反射系数均可通过智能控制器实时调节,控制反射波束的方向和形状,来实现对无线传输环境的智能调控,提供增强视距通信、扩展通信覆盖范围等服务。针对MU-MISO车联网毫米波通信场景下,基站与车辆用户视线通信链路因遮蔽,车辆高速移动等因素,面临随机中断的问题,将智能反射面引入该系统,并结合该系统提出了基于半定松弛问题的交替迭代优化算法,以提高通信稳定性。该方法将系统中基站波束赋形矩阵优化和智能反射面相移矩阵优化分解为两个子问题,通过定义半定矩阵变量并适当放松特定的约束条件将两个子问题近似成为半定松弛问题,随后,使用交替优化技术对其进行迭代求解以实现联合优化,通过最大化同时刻通信车辆中的最小信干噪比来确保通信稳定性。仿真结果表明,该方法显著提高了车辆用户的信干噪比和基站的总频带利用率,确保了动态场景中车辆与基站的通信稳定性。

多用户间干扰下IRS辅助毫米波波束赋形研究

为解决IRS辅助毫米波通信系统中的干扰问题,提出了一种基于最大化系统总传输速率的联合波束赋形方案。该方案采用分数规划和二次型变换等技术,通过交替优化算法进行连续相移的联合波束赋形设计。针对实际硬件实现中的反射相移离散问题,进一步提出了一种离散相移的交替优化算法。仿真结果表明,该算法能够有效提高系统总传输速率,并且离散相移方案的总传输速率与连续相移方案趋近。

LTE-A中的SLNR联合校准多用户多流波束赋形方案

提出了一种长期演进项目的后续演进(long term evolution-advanced,LTE-A)中的信漏噪比联合校准多用户多流波束赋形方案。基于信漏噪比准则进行波束赋形消除多用户间干扰,实现LTE-A下的多用户多流波束赋形传输;建立信道校准机制,补偿实际通信系统中的射频增益影响,恢复信道互易性,提升实际通信系统中的误码率性能。在适用于LTE-A的空间信道扩展模型(spatial channel model extension,SCME)信道环境下进行了仿真,仿真结果表明,该方法相比常用的基于信干噪比准则的块对角化方案误码率性能有明显提升,且能在存在射频增益影响的非理想环境中恢复信道互易性,提升系统传输性能。

可重构智能表面辅助的通信信号处理技术

可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)通过在平面上集成大量低成本无源反射元件,实现对无线传输环境的智能配置,从而显著提高无线通信网络的性能。具体来讲,RIS上的不同反射元件可以通过控制振幅和/或相位来独立反射入射信号,从而协同实现三维波束赋形,实现信号的增强或减弱。与其他类似技术形成鲜明对比的是,RIS通过高度可控地智能信号反射主动修正无线传输信道,来增强期望信号功率,或减小信道干扰,为进一步提升无线通信网络的性能提供了全新优化自由度。此外,RIS重量轻、体积小,很容易在墙壁、天花板、建筑物表面等实现安装、移除,具有可重复利用性;RIS的硬件结构通常比小型有源基站和中继简单,因此易于进行低成本快速部署。最后,RIS是一种补充设备,将其部署在现有无线系统中不需要更改相应标准和硬件,仅需对通信协议进行必要修改。基于以上优势,RIS引起了广泛关注,工业界、学术界对其开展了大量研究工作,包括传输协议设计、系统容量分析、能量/频谱效率分析、物理层安全、调制/编码方案设计等。尽管优点众多,但实现RIS与现有无线通信系统的完美融合,依然面临诸多挑战。首先,在RIS辅助的无线通信系统中,基站和RIS的主被动联合优化波束赋形是保证系统性能的基础。RIS由于结构特殊,无法对入射信号进行处理,只能被动的反射入射信号,此外,RIS反射元件数量巨大,导致发射机主动波束成形和RIS被动反射设计的联合优化非常复杂、耗时。因此,RIS辅助的无线通信系统设计面临两大亟需解决的关键问题:(1)如何设计低复杂度优化方法以实现基站和RIS主被动波束赋形的联合设计;(2)在RIS辅助的无线通信系统中,如何设计合理的协作传输方案,以实现系统性能的最优化。本文针对以上问题,着重探讨了RIS辅助的无线通信系统低复杂度信号处理技术,从单RIS辅助无线通信场景扩展到多RIS辅助协作通信场景,探讨适合大规模RIS辅助系统的低复杂度设计方法,推动RIS在实际场景中的部署应用。

D-MIMO技术在高流量热点场景的应用研究

随着4G/5G流量的爆发式增长,在高流量热点场所既能有效保障网络容量又能有效保障用户感知成为重点关注的问题。本文基于5G数字化室内分布系统,通过多天线技术支持空分复用和联合波束赋形,可以快速提升系统的上下行容量和频谱效率。该技术经过验证有效可行,具有很好的推广性。

CoMP技术阶段性引入的考量

CoMP技术可有效地降低LTE小区间同频干扰、提升LTE网络边缘速率及覆盖质量。简要介绍了CoMP系统模型和基本原理,详细论述了CoMP关键技术和影响CoMP协作性能的具体因素,结合设备硬件实现方法详细阐述了CoMP技术的2种典型组网方案并详细分析了2种方案所适用的场景,根据LTE网络部署和技术演进趋势,从技术角度出发详细分析了在现网中部署CoMP技术的成熟度并给出了优先级建议。