物理层安全的随机波束成型传输算法

针对传统信息论物理层安全研究中,对合法用户信道质量要求较高的问题,文中提出随机波束成型的物理层安全传输方法。该方法通过在主信道特征向量的垂直方向构造人工随机波束成型信道,使得合法用户与窃听方信道传输特征的差异性转化为信道质量的差异,最终得到正的保密容量。为保证算法的完备性,文章解决了三方面问题:1)给出随机波束成型的空间构造方法;2)随机波束成型方法的保密容量和最佳信源分布;3)人工随机信道的构造方法。最后针对采用随机波束成型算法的发送分集系统,通过设计、仿真其噪声发生和功率分配方案,进一步说明即使在合法用户信道质量差的情况下,随机波束成型传输算法也可获得保密传输容量。

基于正交随机波束成型的多用户多波束选择策略

针对正交随机波束成型(ORBF)当系统用户少时性能下降严重的问题,提出一种基于ORBF的多用户多波束选择策略.其基本思想是针对ORBF选定的优化用户集再次反馈部分信道信息,使得在系统用户数较少时系统总速率得到有效提高,并对功率平均分配和自适应功率分配两种情况分别进行了分析.仿真结果表明,该策略在增加部分反馈信息和提高发射机复杂性的条件下,可极大地提高系统总速率.

联合随机波束成形与迫零预编码的多波束选择

随机波束成形(RBF)在系统用户足够多时,具有与最优预编码方案相同的容量尺度。当系统用户少时,性能却下降严重。针对该问题,提出了联合RBF和迫零波束成形(ZFBF)的广播信道预编码方案。该方案利用RBF实现用户的初步调度,然后要求初选用户附加反馈量化的信道方向信息(CDI)和信道质量信息(CQI),在基站根据CDI和CQI反馈完成最终波束选择和ZFBF预编码。仿真结果表明,所提出的预编码方案,与现有的增强型RBF相比,在基本不增加上行链路反馈量的前提下,可明显提高系统和容量。

随机波束成型多用户分集系统反馈量化研究

移动通信系统中,下行的随机波束成型多用户分集利用了用户信道彼此独立随机衰落的特性,通过合理调度用户,系统可获得较好的系统短时吞吐率及用户公平度性能,是一种简单高效的多天线多用户分集系统方案。这种技术需要各个用户向基站反馈量化的信道质量信息,本文提出了一种简便易行的最优量化反馈门限的求解方法,并定量分析了反馈量化对于这种多用户分集系统性能的影响。文中分析表明,系统按照用户数、信噪比等系统参数取得最优反馈门限,可以在反馈量与系统吞吐率之间取得良好的折中关系。反馈门限对系统参数敏感程度的研究表明,在实际系统设计时,系统有必要根据运行时系统参数的变化情况调整所用的反馈量化门限。

基于随机波束成型的MISO-OFDMA物理层安全算法

在多用户非互易性信道场景下,基于信道状态信息的物理层安全算法需要接收端反馈大量的信道状态信息,导致系统保密吞吐量降低。针对这一问题,文章设计了一种基于随机波束成型的MISO-OFDMA物理层安全算法。在用户选择阶段,发送端依次发送随机生成的正交波束,每个接收用户反馈各个子载波上信干噪比(SINR)最大的波束索引,以减少反馈数据量;发送端将子载波分配给SINR最大的接收用户。在加密传输阶段,发送端在SINR最大的波束上发送有用信号,保证相应合法用户的正常通信;在其余波束上发送人工噪声,扰乱窃听者的监听。性能分析和仿真结果表明:当天线数为16,合法用户数为150时,相对于人工噪声方法,所提算法的保密吞吐量提高了2bit/s。

一种低复杂度非满秩正交随机波束成型传输方法

与现有研究点对点的无线通信手段不同,基于网络整体架构,分析SINR、波束矢量、用户数、吞吐量内在关联,发掘网络内部多用户空间分布不一致性带来的用户间的分集增益,提升系统的吞吐量。将随机波束成型与迫零算法有机结合,研究一种新型非满秩正交波束成型算法,克服了满秩波束间的相互干扰,提升系统容量;最后对性能作了详细分析与验证,得出几个极有意义的结论。

基于随机波束成形MIMO系统的信道反馈算法

MIMO系统是未来移动通信发展的趋势。随机波束成形利用包含信道质量的反馈信息,可以开发多用户分集增益,进一步提高MIMO系统的容量。然而繁重的反馈信息会占据大量的无线资源,降低系统的实际效率。主要研究降低随机波束成形MIMO系统反馈开销的方法,提出了两种部分信道反馈算法:门限反馈和最优反馈。理论推导表明了系统平均容量与反馈率之间的权衡关系,仿真结果证明了只要恰当地选取反馈参数,这两种反馈算法可以在几乎不牺牲系统容量的前提下,极大节省反馈开销。其中,门限反馈在系统容量方面表现要好于最优反馈,而最优反馈在实现简便性方面要强于门限反馈,因此实际设计时要折中考虑。

MIMO移动通信系统中的随机波束形成技术分析

作为一种有效的预编码手段,随机波束形成技术能够通过只反馈信道质量而非信道系数的方法来大大降低信道的反馈负荷,同时还可获得多用户系统所固有的分集增益,因此对随机波束形成技术的研究是必要的。

随机波束研究超宽带室内多径信道特性

从随机桥过程出发引入随机波束概念,使用随机波束研究超宽带(UWB)室内多径信道的传播特性。将UWB信号多径传播轨迹视作随机过程的样本,得到建模多径信道传播特性的随机波束。使用随机波束构建UWB信道的多径传播模型,并给出使用随机波束方法分析UWB室内多径信道特性的算法。使用该信道模型对实际传播环境进行仿真分析,并与其它建模UWB多径信道的方法进行了比较。仿真得到的UWB信道的功率延迟分布特性与实验测量的结果非常一致,证明此方法的有效性。

MIMO系统中随机波束成形算法的研究

文章研究了MIMO(多输入多输出)系统中的随机波束成形(RBF)算法,仿真结果表明:随着用户数的增加,随机波束成形技术可以用最小的反馈获得相干波束成形情况下的吞吐量,并可获得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。

基于混合CSI的非均匀分布随机波束形成方案研究

提出基于混合CSI的非均匀分布随机波束形成方案,通过设定阈值并不断选择匹配波束用户数最多的权重矢量作为发射权重矢量,使波束总是指向用户密度最大的区域,从而更好地利用了多用户系统所带来的分集效应,同时在最大化系统容量方面采用长期相关性CSI进行优化设计,不仅使系统大大减少了反馈量,也使方案在空间相关的广播衰落信道中更加实用有效。

随机波束形成技术的仿真研究

多用户分集是多用户无线通信中固有的分集,而它受制于用户信道的动态范围,为此可通过随机波束形成技术(OBF)来增大信道变化的动态范围,从而提高多用户分集。本文中我们讨论了现有的几种随机波束形成方案:传统的随机波束形成,多权重随机波束形成,基于信道记忆的随机波束形成和更为简单的随机相位波束形成。在此基础上,也得出基于记忆和多权重的随机相位波束形成,并通过仿真比较其和常规OBF的性能。

多用户MIMO系统下行链路的随机多波束复用技术

该文提出了一种随机多波束多用户复用技术,充分利用多用户分集以及基站多天线的空间自由度来提高系统吞吐量。不同于传统的随机波束形成技术,该技术首先在给定预编码码本内随机选取一个码字,然后调度多个空分复用用户以及其余预编码矩阵。该文采用了一种逐次调度的方式,第一次训练调度一个主发送用户并确定一个次发送预编码矩阵,通过第二次训练选择次发送用户,这种方式能以很小的反馈开销有效控制复用用户之间的相互干扰。同时,该文所提技术能进一步推广到用户具有不同天线配置的异构情形。仿真结果表明,该文技术在具有不同相关性的信道环境下都能获得较优的系统吞吐量。

基于随机波束成形的多天线用户系统的容量研究

随机波束成形技术是一种有限反馈的线性预编码算法,当活跃用户足够多时,能够逼近多输入多输出系统的和容量上限。然而已有的随机波束成形算法主要关注于单天线用户系统。为了提高随机波束成形算法的普适性,提出一种针对多天线用户的随机波束成形算法。该算法首先通过随机波束成形对用户进行预选,然后利用量化合并技术将每个预选用户的多根天线合并成单天线后完成波束成形。仿真结果表明,当系统内多天线用户为实际数目时,本算法在系统和容量上优于现有随机波束成形算法。

基于满意度准则采用混合波束成型预编码的调度方法

为了满足未来无线宽带网络中多种服务质量(QoS)要求业务并存的需求,该文提出一种多天线下行系统中结合混合波束成型预编码技术基于满意度的调度方法。该调度方法联合考虑用户的QoS要求及其信道质量,灵活地使用随机波束成型和迫零波束成型预编码技术,并通过惩罚机制避免特定用户占用超出其需求的带宽,更有效地为用户分配令其满意的资源,使各种QoS要求的用户获得满意的服务。仿真结果证明,与现有的方法相比,该文提出的方法在保证用户服务质量的同时,能更好地利用系统资源。

基于子载波调度的循环延时波束成型方法

在基于子载波调度的OFDM多用户分集系统中,在一个或几个OFDM符号周期内,如果某些用户经历平衰落或者轻度的频率选择性衰落(即相关带宽远大于子载波宽度),当其信道条件不好时,可能长期得不到调度,即使获得调度,也将影响到系统吞吐率性能.针对这一问题提出一种利用循环延时分集(cyclical delay diversity)技术构造频域波束矢量的方法,利用多天线发送相同的数据流副本,通过调整各个天线间的相对时延增加等效信道的频率选择性.作为一种频域波束成型技术,该方法通过均匀分布在用户频域信道组成的线性空间内的波束矢量向不同方向随机发射能量,使得用户处于良好信道条件的机会大大增加,并且这种构造方法具有简单的循环结构,有利于在收发双方生成和维护.仿真数据表明,通过基于子载波调度的循环延时波束成型方法,系统的平均吞吐率和用户公平度都有提高.

多用户MIMO下行收发联合波束成形

针对随机波束成形(RBF)只有在包含大量用户的系统中才能获得较好性能的局限性,提出了一种新的收发联合波束成形方案,用于多用户多入多出(MIMO)下行链路传输。该方案有效地结合了RBF与接收天线合并技术。分析及仿真结果表明,即使在用户数为中等甚至较小时仍然能获得较高的和速率性能。由于每个用户的反馈开销没变,从而使获得同样和速率时系统的总反馈开销明显减少。仿真结果还显示,所提方案的和速率性能不仅优于原RBF,也比RBF结合最大比合并或者等增益合并的性能有明显改善,同时还保持了最优的随用户数变化的增长速度。

一种基于信干比门限反馈的MIMO下行系统自适应传输策略

以降低系统反馈为目标,提出一种在多天线下行系统基于信干比门限反馈的自适应传输策略。基于正交随机波束成形,提出仅当用户最大信干比超过门限时才将最大信干比和对应的波束序号反馈给基站,并给出了系统平均总速率与该信干比门限的关系表达式。仿真结果表明,通过选取有效的信干比门限,可在几乎不降低总速率的情况下,系统反馈极大降低。

多用户MIMO空分多址下行链路预编码算法研究

针对多输入多输出(MIMO)空分多址下行链路,每个接收天线看成独立的用户来分配波束,联合正交随机波束成形(ORBF)和迫零波束成形(ZFBF)实现了每用户配置多天线的预编码方法。为了降低计算复杂度,提出了联合线性结合技术的RBF-ZFBF的下行链路预编码方案。该方案利用ORBF确定初选用户,每个用户利用线性结合技术获得有效SINR,所选用户将使用线性结合方法获得的信道质量信息(CQI)和信道方向信息(CDI)反馈到基站,完成用户选择、波束选择和最终预编码。实验结果表明,该算法与每用户单天线方案相比,提高了系统吞吐量,证实了所提算法的有效性。

一种应用于ORBF算法的多权重矩阵选择策略

为了提高多用户MIMO系统下行信道的总速率,提出一种基于正交随机波束形成的多权重矩阵选择算法.在每个时隙中,该算法利用多个权重矩阵生成随机波束,基站利用部分信道信息反馈,依据总速率最大的原则选择本时隙的最优权重矩阵并进行数据发送.该算法可以显著提高多用户MIMO系统的总速率,仿真结果也证明了该算法的有效性.