异构网络脏纸编码方案

异构网络技术是一把"双刃剑"。一方面,引入低功率节点能够增加网络部署的灵活性;另一方面,部署低功率节点同样会引入大量潜在干扰源。合理的低功率节点部署方案和高效的无线资源管理是降低干扰,提高异构网络性能的关键。鉴于脏纸编码方案具有能够充分利用发射端信道信息消除干扰的特性,首先考虑异构网络宏微蜂窝干扰受限的场景,指出脏纸编码方案在异构网络Z信道干扰中的应用。其次指出传统的脏纸编码方案在互干扰双链路网络中,只能消除一条链路的干扰,无法使两条链路同时实现无干扰信道容量。因此,一种基于协作分集的脏纸编码方案被提出,使相互干扰的两条收发链路均能达到无干扰时的信道容量。最后,通过仿真对比验证脏纸编码方案在Z干扰信道和二元对称信道中的性能优势。

脏纸编码的多用户MIMO-OFDM系统中的比例公平算法

针对脏纸编码的多用户MIMO-正交频分复用(OFDM)系统,提出了一种新的自适应资源分配算法。算法采用了邻域搜索的方式,在保证用户间速率比例公平的前提下使系统吞吐量最大化,获得了系统吞吐量和用户间公平性的良好折中。仿真结果表明,该算法在系统吞吐量损失较小的情况下,很好地满足了用户间速率的比例公平要求。

脏纸编码的多用户MIMO-OFDM系统中基于纳什公平的资源分配算法

MIMO-OFDM技术是实现大容量无线数据传输的一项关键技术。多用户系统中,在最大化系统资源利用率的同时保证用户间资源分配的公平性是系统设计的一个重要问题。该文首先分析了MIMO系统中最大化吞吐量的一种实现方式——脏纸编码(DPC),然后基于纳什公平性准则提出了一种用于DPC的多用户MIMO-OFDM系统中的自适应资源分配算法。仿真结果表明,该算法在损失较小系统吞吐量的前提下,很好地保证了用户间资源分配的公平性。

一类高斯脏纸正交中继信道的容量

研究了一类依赖信道状态的高斯脏纸正交中继信道,其中,源节点到中继节点间的信道以及源节点和中继节点到目的节点间的信道相互正交,且分别受到服从高斯分布的加性干扰Sr和Sd的影响。假设Sr和Sd相互独立,且源节点和中继节点均非因果已知Sr和Sd,基于协作的脏纸编码(dirty-paper coding,DPC)和部分译码前传(partial-decode-and-forward,PDF)中继策略,得到了该信道容量的确切表达式。该信道容量的表达式与不受干扰的正交中继信道的容量表达式相同,此结果表明:即使目的节点未知加性干扰Sr和Sd,但通过协作的脏纸编码,可以完全消除加性干扰对信道容量的影响。

多用户MIMO系统TH预编码

传统TH预编码方案将所有的均衡工作放在发射端完成,没有充分发挥MIMO技术的优势。该文提出一种针对移动端多天线的TH预编码方案,用户之间的干扰消除由发射端完成,而用户之间多个流之间的干扰消除由各个用户自行完成。通过对信道矩阵进行块下三角分解并按速率最大准则进行功率注水,所提方案比传统单天线TH预编码方案有更高的速率。

MIMO系统预编码技术及其发展现状

预编码技术是多入多出(M IMO)系统的关键技术之一。在获得发射端信道状态信息(CSIT)的条件下,预编码器对信号进行一定的处理,以简化接收端设计或提高系统性能。文章介绍了预编码器设计的起源、原理及当前的各类预编码器设计方案,指出了预编码技术尚待研究的问题。

基于GMD-DPC/THP的两组Alamouti非线性预编码系统

针对Alamouti空时块编码复用增益损失的问题,提出了两组Alamouti编码方案。在此基础上,为了改善系统的误码率(BER)性能和简化接收端复杂度,提出了将几何均值分解(GMD)算法和非线性预编码技术相结合的两组Alamouti传输方案。该方案的设计方法为:首先等效出两组Alamouti空时块编码系统的信道矩阵;进而,通过GMD算法对等效信道矩阵进行收发端联合设计;最后,在发射端应用脏纸(dirty paper coding,DPC)和Tomlinson-Harashima precoding(THP)非线性预编码技术,消除发送信号间的干扰,从而使系统获得更好的误码率性能。通过仿真结果对比发现,提出的系统可以显著地改善误码率性能。

多用户MIMO预编码技术研究

多用户MIMO系统中存在的一个重要问题就是用户信号之间的相互干扰以及天线间的相互干扰,尤其是在共享相同时频资源的通信系统中更为严重,采用合适的预编码传输技术可将多个用户之间的干扰预消除掉。详细介绍了几种适用于下行传输的MU-MIMO预编码技术,并且在理想的独立平坦衰落条件下对各种典型预编码算法进行了推导与分析,描述了多用户间干扰消除过程,讨论了提升预编码算法性能的途径、以及各种算法的适用场景。

MIMO通信系统中基于星座扩展的脏纸预编码方法

预编码技术是提高多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)无线系统容量的有效措施,提出了一种基于星座扩展的脏纸编码(dirty paper coding,DPC)方法,通过结合网格编码方法中的分集思想,在编码过程中加入星座扩展,利用大星座图冗余编码比特,能够在不消耗额外系统带宽的基础上实现系统容量提升。在发射信号相对应的扩展星座子集中寻找与归一化噪声最接近的星座点,将该星座点与归一化噪声的差值作为编码信号。该方法可以避免THP(Tomlinson-Harashima precoding)在对称取模过程中带来的性能损失,尤其是在低信噪比环境中。通过链路仿真,验证了基于星座扩展的DPC方法具有实现复杂度低、能够和相移键控调制技术相结合、提升系统容量的优点。

一种新型多载波传输方式的研究

传统正交频分复用(OFDM)系统利用各个子载波之间的正交性来区分各路信号,且各个子载波之间的最小频率间隔在信号频谱上满足奈奎斯特准则,若进一步减小最小频率间隔,子载波之间正交性遭到破坏,会引入相当严重的载波间干扰。针对子载波频率间隔小于OFDM信号最小频率间隔的情况,提出将各个子载波进行Gram-Schmidt正交化转化为相互正交的波形,这样在加性高斯白噪声信道上传输,所占的频谱宽度比传统OFDM信号要窄,即频谱效率提高,并且误码性能不会恶化。信息论中脏纸编码对这种信号处理方法提供了理论依据,仿真结果也验证了上述方法的正确性。

多导体电力电缆载波通信系统中的资源分配

通过实测的多导体电力电缆串扰耦合系数,分析其串扰规律。结合电力线通信的约束,介绍其功率和速率自适应相结合的混合资源分配模型。针对拉格朗日乘子法求解有信号串扰的资源分配局限性,对传输信号及其相关参数进行线性变换以实现信道解耦和将复杂的资源分配分解为多个简单的等效信道优化问题。结合经典注水思想提出一种基于SVD-GMD解耦和脏纸编码的比特加减算法,为了对比还提出基于SVD解耦的比特添加查表算法。在典型的多导体电力电缆环境下,仿真结果表明比特加减算法有效地消除信道间的串扰和利用等效信道的相似性,其在保持系统性能最优的同时有效地降低了资源分配的复杂度。

高密度异构小基站立体网络的多向中继技术

研究了室内密集立体覆盖非对称、多向中继自组织网络中利用节点先验信息,在中继端联合信道编码、网络编码、自适应调制等技术进行干扰消除的传输方案。重点针对单中继两用户互传、单中继多对用户互传模型的下行信道,分别提出了自适应-网络编码调制、信道编码-网络编码2种联合设计方案。具体分别提出了变功率-速率自适应网络编码相移键控调制(NC-PSK)方案和联合网络-脏纸编码方案,并推导出2种方案下行广播信道可达速率的闭式解。仿真结果表明2种方案能够提高中继网络的频谱利用率,同时有效对抗信道衰落和干扰。

NOMA技术研究及其在5G场景中的应用分析

面对频谱效率和系统容量等方面出现的新的需求,传统的多址方式已经不能满足,于是业内提出一种新的多址方式,即非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)。对NOMA技术的基本原理进行了阐述,并介绍了在NOMA链路中用到的关键技术,包括脏纸编码(dirty paper coding,DPC)、功率复用、串行干扰消除(serial interference cancellation,SIC),以及对其在5G(the fifth generation mobile communication network,5G)场景中的应用进行了分析,同时指出了NOMA技术应用存在的问题以及研究方向。

功率约束条件下MIMO-OFDM下行广播信道自适应资源分配

该文分析了功率约束条件下MIMO-OFDM系统广播信道的发送优化问题,提出了两种不同准则下的多用户传输策略和功率分配方案,即最优空间距离OSD-DPC(Optimal Space Distance Dirty Paper Coding)方案和最大化信噪比波束成形MSNR-DPC(Max Signal to Noise Ratio Dirty Paper Coding)方案。数据结果表明,两种传输策略与理论上的最优传输方案性能非常接近,可以显著提高功率约束条件下的系统性能与容量。

获取高斯MIMO广播信道和容量域的一种方法

针对脏纸编码方法很难直接计算广播信道和容量域边界值问题,提出了一种计算多接入信道和容量的迭代注水算法以及获取最大和容量的次优传输策略,利用广播信道与多接入信道的对偶性,将该和容量结果和传输策略通过简单的映射关系转换成广播信道和容量的边界值和优化传输策略。数值结果表明所提的迭代算法简单有效,给出的传输策略可以有效逼近广播信道理论和容量边界,在MIMO下行链路中可得到应用。

多用户多输入多输出-正交频分复用系统的一种子信道分配方案

针对多用户多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统的下行链路,基于脏纸编码(DPC)和线性接收机,提出了一种简单的子信道分配方案.每个子载波上,各用户以其信道矩阵左奇异向量作为接收机;发射机已知所有用户的信道信息,通过贪婪DPC预编码,分配空间子信道;然后,根据各子信道增益进行注水功率分配获得最大的和速率信道容量.仿真表明,该方法可以实现接近Sato界的信道容量.

MIMO广播信道中联合多用户速率和延迟约束调度的研究

该文给出了一种多入多出高斯广播信道中具有延迟约束的多用户无线数据包的传输方案。首先,在信道的QR分解及脏纸编码基础上,通过贪婪算法获取多用户分集与包延迟约束之间的有效结合。其次,将包到达速率、可达服务速率、用户数以及传输天线数构成一优化问题,得到最佳的用户组合及调度周期。最后,在不同用户数及发射天线数情况下对该方案进行了性能仿真,仿真结果表明:在满足包传递最小延迟等待要求的同时,得到了传输容量的最大化。

LTE系统中多用户MIMO容量分析

首先简单介绍了LTE通信技术,在此基础上分析单用户MIMO系统容量以及相应的功率分配问题,随后对多用户MIMO系统功率分配问题做了简单介绍,并给出上行链路和下行链路的容量区域表达式,最后给出4种信道情况下容量之间的关系。

等效全双工双向中继网络及其可达速率分析

构造了多节点辅助传输的两跳双向中继网络,双向数据通过时分交替收发的两个半双工节点中继,可实现节点全双工工作模式下双向中继网络的资源利用率。进一步考虑分别采用物理层网络编码及预编码技术,提出两种改进策略抑制中继节点间信道干扰对系统性能的负面作用,并对其双向可达速率进行了数值分析。结果表明:高斯环境中,两种改进策略均能有效改善中等干扰强度附近区域系统的双向可达速率。