基于D2D通信和虚拟MIMO的飞行器集群网络传输方案设计

在无中心飞行器集群网络中,非直通条件节点间不同的中继路径可能导致较大路径损耗落差,为有限资源前提下网络传输能力的提升带来困难。参考5G移动通信中的终端直通(Device to Device,D2D)技术与中继通信中的虚拟多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术,提出一套D2D通信与虚拟MIMO技术结合的无中心飞行器集群网络传输方案。重点研究在正交资源模式下,将不同的协作传输协议与空时编码进行组合,在信噪比、误比特率、接入概率等方面对通信性能的影响。仿真结果表明:D2D通信与虚拟MIMO技术结合的传输方案在不增加资源的前提下,对集群网络的通信性能有明显提升,且引入分布式空时编码可进一步优化误比特率性能,但3种传输协议在不同传输质量评价方向的改善有所不同。

一种虚拟多输入多输出用户配对算法

针对现有半正交用户配对算法中信道条件较差、用户的传输速率过低的缺陷,提出了一种基于部分逆选策略的半正交用户配对算法.该算法通过分析线性最小均方误差接收机,对信道条件较差的部分用户提出"逆选"的配对准则.仿真结果表明,该算法在系统速率和损失较小的前提下,能有效提高信道条件较差用户的传输速率,从而在系统速率和与用户公平性之间取得较好的折衷性能.

长期演进项目中基于移动自组织网络的虚拟多输入多输出用户配对算法研究

在长期演进项目的虚拟多输入多输出系统中,为了保证用户公平性的同时得到更大系统容量,在分析移动自组织网络和虚拟多输入多输出系统模型的基础上,提出了一种长期演进项目中基于移动自组织网络的虚拟多输入多输出配对算法。仿真结果表明,该算法得到的系统吞吐量是单输入多输出系统的3倍多,是随机配对策略的2.5倍,相比正交配对策略也平均提高了20%。同时在用户的公平性方面,还保证了低吞吐量用户的公平性。

基于NSFC-OFDM的非协作式虚拟MIMO

针对多用户配对虚拟MIMO(multiple input multiple output)安全性差,对信道估计器依赖性强的问题,提出一种基于非相干空频码(non-coherent space frequency code,NSFC)和正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的非协作式虚拟MIMO。在分析NSFC成对错误概率的基础上,给出能满足全分集阶数和最大编码增益的编码准则。为了获得平行子信道传输效果,利用信道循环矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)后得到的酉矩阵分别进行预编码和预解码。基于最优NSFC和OFDM预编解码,提出一种新颖的虚拟MIMO策略。该虚拟MIMO在收发两端均无需信道瞬时信息,以非协作方式在单天线内模拟多天线收发效果。理论和仿真分析结果表明,虚拟MIMO系统能有效逼近实际理想MIMO的系统容量和误比特率性能,显著降低了虚拟MIMO系统的检测门限。

一种虚拟MIMO中的低复杂度功率分配算法

针对放大转发(Amplify-forward,AF)方式下,虚拟多输入多输出(Virtual-multiple input multiple output,V-MIMO)系统中的功率分配问题,提出一种基于线性注水原理的低复杂度功率分配算法。该算法通过快速排除信道条件较差的协作用户,并利用各协作用户功率值之间的线性递推关系式,将最优功率分配算法中的迭代运算转化为线性运算,在实现功率快速分配的同时,达到显著降低算法复杂度的目的。瑞利信道下的仿真结果表明,采用该算法所获得的系统容量和中断概率性能与最优功率分配算法相当。

频率选择性信道下基于虚拟MIMO-STBC的无线传感器网络中功率分配的研究

结合频域均衡(FDE)研究了在频率选择性衰落信道下基于虚拟 MIMO-STBC 的无线传感器网络的功率分配(PA)方案。利用从目标簇反馈回信源簇的信道状态信息,在协同传输节点总发送功率一定的情况下,通过最大化信宿节点接收到数据的信噪比推导出了一种基于滤波器组频域加权的 PA 方案。仿真结果表明,在系统一定的误码率要求下,采用这种 PA 方案的无线传感器网络所需要的发射功率要少于等 PA 方案所需要的发射功率,从而减少了无线传感器网络的能耗。

面向移动无线传感器网络的高效协作定位算法

在移动无线传感器网络中如何高效节能地获取节点的位置信息是热点研究问题。由于传感器网络一般采用电池供电且很难从外界获得能量补充,因此如何以尽可能低的能耗实现对节点的精确定位是研究的重点。提出采用虚拟多输入多输出VMIMO技术来实现节点的定位,该定位技术从总能耗、定位误差和节点移动速度三方面综合计算收发节点的最佳数量,从而降低了定位过程中的能耗。同时结合到达时间(TOA)算法实现了移动节点的高效定位。最终,实验分析了节点在不同移动速度等情况下的性能,结果表明基于VMIMO的定位算法在能耗方面具有显著的优势,且在节点移动的情况下具有非常强的鲁棒性。

网络生命周期最大化虚拟MIMO协作中继节点选择

针对无线传感器网络高能效传输要求,提出了一种基于虚拟多输入多输出(MIMO)传输的协作中继节点选择算法.该算法不考虑源节点到目的节点1次传输中1跳或多跳能量消耗最小化问题,而是减少整个网络执行整个应用的能量消耗.仿真结果表明,与直接及最小化能耗传输相比,本文算法延长了网络的生命周期.

机载MIMO虚拟阵LFMCW雷达杂波距离旁瓣性能分析

线性调频连续波(LFMCW)信号应用于机载虚拟阵多输入多输出(MIMO)雷达体制。二者的结合,一方面,可在较少阵元条件下,获得虚拟的宽口径,改善雷达的测角性能;另一方面,采用连续波体制,在相同峰值发射功率的条件下,可增大雷达的探测距离,弥补MIMO雷达宽波束发射导致的威力下降。LFMCW信号的匹配滤波输出拖尾较长,文中对由此产生的杂波距离旁瓣泄漏问题进行了建模与分析,结果表明:LFMCW雷达系统与线性调频脉冲雷达系统具有相似的杂波距离旁瓣泄漏特性,数值仿真验证了此结果的正确性。另外,非自适应处理的仿真结果也表明对高速、小RCS的目标,LFMCW信号具有更高的输出信杂噪比。

LTE虚拟MIMO系统中用户正交配对改进算法

第三代合作伙伴计划(3GPP)在长期演进(LTE)上行传输中引入了虚拟多输入多输出(V-MIMO)技术,能够提升频谱效率,改善无线链路传输性能。用户配对是V-MIMO技术必不可少的环节。针对现有的正交配对算法由于不能准确衡量两用户的正交性而导致的性能恶化问题进行了理论分析,并提出更具有一般性的正交性定义。为适应LTE-Advanced上行最大支持4流、下行最大支持8流的特点,结合贪婪思想将正交配对的应用情形由两用户推广至多用户。为了进一步改善系统性能,提出基于范数的贪婪正交配对算法。仿真结果与复杂度分析表明,基于范数的贪婪正交配对算法与穷举的最优算法性能接近,且在计算复杂度上要远低于最优算法,对于V-MIMO技术的发展具有重要意义。

多协作中继系统的最优功率分配

为研究中继系统的功率分配对系统容量的影响,探讨总功率一定的情况下,为达到系统容量最大的中继系统的最优功率分配.提出了协作通信中多协作中继和多接收天线功率分配的分析模型.采用了矩阵的奇异值分解(SVD)的方法来分析系统的信道矩阵,得到了一种在功率一定的条件下使信道容量达到最大的最优功率分配方案(OPA),得出了最优功率分配系数的封闭表达式,并在相同假设条件下与平均功率分配(EPA)进行比较,得出在相同条件下OPA比EPA的性能好.

多协作中继多接收天线解码中继传输的功率分配

提出协作通信中多协作中继和多接收天线的分析模型.采用一种理论近似的方法来分析源节点和中继节点之间的功率分配,并将对数运算转换成线性运算,从而简化了问题的复杂度.通过理论分析与仿真可知,当系统模型确定以后,功率分配系数存在最优值,由此得出最优功率分配系数和协作增益与信噪比的关系.理论分析和仿真验证表明,所提出的近似算法可以有效地运用于基于多协作中继传输的协作通信.

井下无线传感器网络能量空洞问题研究

提出利用虚拟多输入多输出的思想来解决煤矿无线传感器网络的能量空洞问题,并提出了一种基于能量均衡的多跳非均匀分层分簇协议MUHC;阐述了MUHC传输模型,并分析了基于MUHC的虚拟多输入多输出系统能耗。Matlab仿真结果表明,与经典的LEACH协议及EEUC协议相比,MUHC协议能够平衡整个网络的能量,延长网络生存时间,缓解能量空洞问题。

智能交通环境下基于区域差异化的WSNs能效优化研究

随着"互联网+"概念进一步加深,无线传感器网络(WSNs)技术也得到飞速发展,目前在环保、工业、军事等领域均有大量涉及;而由于道路交通数据量大、突发性强,能效问题一直是智能交通环境下WSNs发展的重要制约因素;文章对道路交通数据采集过程中原有面向簇集的WSNs中存在的簇头能量损失过快的问题进行分析,发现该问题主要由节点过量转发数据所引起,因此从簇内和簇间两部分入手,并对路由策略进行了改进,将网络划分为热点和非热点区域,动态调整区域覆盖范围,结合虚拟多输入输出(VMIMO)和路由跨跳技术减少不必要的节点中继,最后对该方案进行仿真测试,发现改进后的方案可以更加有效地平衡优化WSNs内系统能量损耗。

VMIMO系统基于MMSE-SIC接收机的配对调度策略

提出了一种应用于虚拟多输入多输出(VMIMO)系统中基于最小均方误差串行干扰消除(MMSE-SIC)接收机的分组可调公平配对调度算法.算法通过比例公平(PF)调度选取首用户,并采用分组与所设计的可调度量准则相结合的方式选择配对用户.仿真结果表明,该算法能够在开发多用户分集增益的同时,利用MMSE-SIC接收机的特点使小区边缘用户的服务质量得到提高.并且通过可调系数获得系统吞吐量与用户公平性之间的平衡.

基于STBC-OFDM的非协作虚拟MIMO传输策略

针对多用户配对虚拟MIMO(multiple input multiple output)安全性差、对信道估计器依赖性强的问题,在分析理想MIMO系统和多径SISO(single input single output)系统本质关系的基础上,提出一种基于空时分组编码STBC(space-time block coding)和正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的非协作式虚拟MIMO传输策略.在发送端,为了获得最佳发射分集增益,利用信道循环矩阵奇异值分解(singular value decomposition,SVD)后得到的左酉矩阵进行预编码;在接收端,为了获得平行子信道传输效果,提出一种基于低复杂度线性STBC译码和傅里叶变换预解码的非协作虚拟MIMO接收方案.该虚拟MIMO在收发两端均无需信道瞬时信息,以非协作方式在单天线内模拟多天线收发效果.仿真分析结果表明该虚拟MIMO系统能有效逼近实际理想MIMO的系统容量和误比特率性能,显著降低了虚拟MIMO系统的检测门限.该结果验证了其有效性和优越性.

分层动态虚拟MIMO的信道容量分析

针对如何解决目前移动通信频率紧缺及信道容量不足的问题,提出了一种新型的分层动态虚拟多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统结构,该结构结合了移动云的灵活接入、覆盖面积广等特点,并将虚拟MIMO技术融合在该结构中,较显著地提高了系统的信道容量。在该结构下,用户在层次之间进行通信并利用注水算法进行功率的优化分配。而对用户在跨越多层次进行通信的情形,提出了一种同时将层次间距离和传输功率进行最优化的马尔可夫链算法。该算法通过监测用户的变化进而调节层次间距离和传输功率,从而获得最大的信道容量。仿真结果显示,注水算法通过功率优化获得了层次间的分层动态虚拟MIMO结构的最大信道容量,马尔可夫链算法实现了用户跨越多层次通信情形下的最大信道容量。

一种基于SNR门限的上行虚拟MIMO配对算法

虚拟多输入多输出(VMIMO)系统由多个单天线的移动终端配成一组,占用相同的时频资源传输信息,关键技术之一是用户配对算法。基于传统的配对算法无法兼顾到配对用户间远近效应与系统吞吐量问题,提出了一种基于信噪比(SNR)门限融合调度的上行VMIMO配对算法。仿真结果表明,所提算法在保证低信噪比用户服务质量的基础上提高了系统吞吐量,同时可以降低对相邻小区的干扰,减小系统丢包率,更适合实际系统的应用。

平坦瑞利衰落信道中虚拟MIMO信号盲识别

文中首先讨论了无线通信中的单用户单天线信号、虚拟MIMO信号和MIMO信号三种信号的模型,然后讨论了非混合信号情况下,通过用MUSIC算法对这三种信号的DOA进行盲估计,盲识别出平坦瑞利衰落信道中虚拟MIMO信号的方法。仿真结果表明,该方法是可行的。

面向实时监测无线传感网络应用的通信协议

针对WSN中虚拟MIMO传输的能量节省与均衡问题,该文提出了一种新的自适应MAC信道接入协议,该协议在每个数据包的基础上,同时调节传输方式、传输功率和调制阶数,使包括传输功耗和电路功耗的总能耗最小;分析了MAC协议中的平均误码率及信噪比与调制阶数的关系及2-天线协作MIMO传输与SISO传输的平均能耗;讨论了STC与LTC距离的取值范围,确定了相对于传统SISO节省能量的下边界距离。最后,仿真验证了A-MAC协议能有效降低网络能耗,同时吞吐量性能也得到了一定的改善,在数据采集及环境测量等方面具有一定的应用价值。