MIMO全双工双向安全通信系统的预编码矩阵设计

研究多输入多输出全双工双向通信系统中,合法节点在接收信息的同时向对方发送保密信息,并协同发送人工噪声的物理层安全方案的预编码矩阵设计。针对合法信道、窃听信道的信道状态信息完美的场景,使用DC规划优化信息信号与人工噪声的预编码矩阵以最大化系统保密和速率。对于信道CSI不完美的场景,使用最差准则建模信道,利用加权最小均方误差算法对预编码矩阵进行稳健设计。仿真结果验证了优化算法能有效提高系统的保密和速率。

一种基于平均互信息的预编码矩阵选择方法

在长期演进系统下行链路闭环传输模式中,当子载波数较大时,会造成计算量和反馈量过大。为解决该问题,提出一种基于平均互信息的预编码矩阵选择方法。将K个子载波划分成D个子载波组,对每一个子载波组的信道矩阵进行算术平均,利用信道均值选择一个预编码矩阵,使K个子载波上的和速率最大。仿真结果表明,该方法与已有的预编码矩阵选择方法相比,在误块性能和容量性能基本不变的前提下,计算复杂度明显降低。

基于准正交空时码的最优线性预编码矩阵设计

为了充分利用信道信息改善应用准正交空时分组码的MIMO系统的性能,该文提出了将预编码矩阵和准正交空时分组码相结合的发射机制。信息在经过准正交空时分组码编码后,要经过线性预编码矩阵进行处理,才可以从发射天线发送。文中的预编码矩阵设计利用了MIMO信道的非零均值矩阵和相关矩阵,并采用成对差错概率作为其最优设计准则。仿真结果表明,相对于未经过预编码矩阵的系统,新系统的误码率性能有明显改善。

基于预编码矩阵的迭代均衡算法

针对长期演进(long time evolution,LTE)下行多输入多输出正交频分多址链路(multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing,MIMO-OFDM)异步通信系统中的天线间干扰和多径干扰的问题,提出一种低复杂度的基于预编码矩阵的迭代均衡算法。在发射端,该算法通过预编码矩阵将信号扩展到所有子载波上,从而降低部分子载波深衰落对扩展前原始信号的影响。在接收端,利用最小均方差误差排序QR分解(minimum mean square error sorted QR decomposition,MMSE-SQRD)软输入软输出干扰消除均衡算法,一方面避免传统基于最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)并行软干扰消除均衡算法中复杂的矩阵求逆运算,进而降低了算法复杂度,另一方面利用信道排列优先检测信噪比最大的传输符号提高检测准确性。同时通过预编码对重构信号中误差进行扩展,进而缓解在迭代干扰消除过程中的误差传播。仿真结果证明,在2发2收场景下,误码率在10-3时,算法经过5次迭代后系统性能相比于现有的迭代均衡算法改善约4dB。

FFH-OFDM预编码矩阵的分析和改进

快速跳频正交频分复用(FFH-OFDM)在常规的OFDM符号中加入快速跳频预编码矩阵(FFH),使其在多径时变的衰落环境下具有良好的抗衰落性能[1]。本文首先对循环预编码矩阵带来的噪声半混合进行了分析,并进一步提出了噪声全混合的预编码矩阵,分析了其误码率。仿真结果表明,频率选择性信道下,在高信噪比时全混合较之半混合预编码矩阵进一步提高了OFDM系统抗衰落的能力。

基于VSINR的分布式多小区MU-MIMO预编码矩阵设计

本文提出一种基于虚拟信干噪比(VSINR,virtual signal-to-interference-plus-noise ratio)的多小区多用户分布式预编码设计方法.由于设计预编码矩阵来最大化系统吞吐量这一问题是非凸的,因此如何寻找一种高效的预编码矩阵设计方法,显得尤为重要.本文基于分布式的信漏噪比(SLNR,signal-to-leakage-plus-noise ratio)模型,通过设计合适的修正系数,寻求分布式VSINR最大化问题与原集中式吞吐量最大化问题之间的等效关系,建立Pareto最优态下的VSINR模型,使得分布式的VSINR模型与集中式的系统吞吐量模型在极值点处关于预编码矩阵的梯度值同时等于零,从而保证上述的两个最大化问题关于预编码矩阵同解;在此基础上,仅利用本地信道信息(CSI,channel stateinformation)即可分布式的求解相应的Pareto最优的预编码矩阵的闭式解.仿真结果表明,所提出的预编码矩阵求解算法,性能优于目前典型的几种方法,不仅能克服集中式全局CSI求解的额外开销,而且所涉及的迭代过程能够快速收敛到最优解,有效地提高小区平均吞吐量.

基于码本的有限反馈非酉矩阵预编码多用户MIMO系统

该文提出了一种基于码本的有限反馈非酉矩阵预编码下行多用户MIMO系统。该方案根据用户反馈的信道信息SINR在发送端进行调度和预编码来提高系统容量。预编码的码本设计依据格拉斯曼空间装箱原理,并将码本中的向量按其相关性构成非酉矩阵来提高预编码增益和抑制多用户共道干扰。新方案反馈量少、复杂度低,在相同情况下比传统的单用户MIMO系统和基于码本的酉矩阵预编码多用户MIMO系统都具有更好的性能。

基于预编码的混合迭代均衡算法

针对LTE下行多输入多输出正交频分多址(MIMO-OFDM)系统中的天线间干扰和多径干扰问题,提出一种低复杂度的迭代均衡算法。该算法在接收端通过预编码矩阵将发射信号扩展到所有子载波上,从而减少部分子载波深衰落对扩展前原始发射信号的影响。算法在接收端引入最小均方差误差排序QR分解(MMSE-SQRD)软干扰消除均衡算法,一方面避免传统基于最小均方误差(MMSE)并行软干扰消除均衡算法中矩阵求逆运算,进而降低了算法复杂度,另一方面利用信道排列,优先检测信噪比最大的传输符号进而提高检测准确性。同时通过预编码对重构信号进行预处理,进而缓解在迭代干扰消除过程中的误差传播。仿真结果表明:在4发4收场景下,误码率为10-5时,所提算法信噪比改善约0.7 d B。

有限字符约束下的MIMO信道线性预编码设计

考虑到实际通信系统中的信道输入是有限字符输入,研究了有限字符输入约束下的预编码矩阵的设计和优化问题,而且以最大化多输入多输出(MIMO)系统的互信息量为目标函数,提出了一种有限字符约束情况下的预编码矩阵设计方案。该方案将预编码矩阵优化问题转化为功率分配矩阵设计和右预编码矩阵设计两个子问题。对于功率分配问题,考虑到是一个凸优化问题,利用经典的最陡下降算法进行迭代优化;对于右奇异值优化问题,考虑到是一个具有酉矩阵约束的优化问题,将该问题转化为黎曼几何上的无约束的优化问题,通过酉矩阵的李群上的最陡下降算法进行求解。试验结果表明,提出的预编码设计方案具有很好的性能,而且收敛速度较快。

LTE系统中基于码本的MIMO预编码技术及其侦察处理方案

预编码是LTE标准中重要部分。针对LTE系统基于码本的MIMO预编码技术进行了研究分析,首先从码本方案和预编码矩阵索引(PMI)反馈两个关键环节介绍了LTE系统中基于码本MIMO预编码技术,其次,分析了基于码本的MIMO预编码技术对非合作方的侦察带来的问题,分别针对相关衰落信道和频率选择性衰落信道,提出了非合作方接收机初步的侦察方案,并给出了预编码相关信息的截获的基本过程和适合的MIMO检测方案。

基于Khatri-Rao积的3D MU-MIMO预编码方法

为了解决下行三维(3D)多用户(Multi-User,MU)多输入多输出(MIMO)系统中的共信道干扰问题,提出了一种基于Khatri-Rao积的3D预编码方法。该方法首先产生离线码本,然后各用户分别选择与水平维和垂直维信道最匹配的的码字并将其反馈给基站端,最后,根据提出的KhatriRao积基站端构造3D预编码矩阵,对不同用户数据进行处理。理论分析和仿真结果表明,该方法可有效地匹配真实信道状态信息(CSI),而且可有效地抑制共信道干扰,提升系统误码性能,对系统的性能优化有一定的参考价值。

DSL基于误差符号的自适应预编码算法

该文研究了一种基于误差符号反馈的自适应预编码器设计算法,以用于抑制下行传输中的串音干扰。此算法相对传统自适应算法而言,运算复杂度低,占用上行链路数据量小。该文分析并比较了此最小均方准则算法和基于误差符号反馈的正交准则预编码算法。计算机仿真结果表明,此算法收敛,并且收敛速度优于正交准则预编码算法。

块对角化预编码MIMO系统多用户调度

研究了在多用户、多输入多输出(MU-MIMO)系统中发射端块对角化(BD)预编码方案的实现算法,以及基于该预编码方案的多用户调度算法.利用子空间分解技术设计了发端的预编码矩阵.通过该预编码矩阵,系统可以实现与多个用户同时进行多码流、用户间的零干扰通信.定性分析了该预编码方案的本质,利用子空间分解技术设计了一种基于系统最大和容量准则的多用户调度方案.通过分析说明该调度方案具有较低的计算复杂度.数值仿真表明,在相同的块对角化预编码方案下,采用该文提出的用户调度方案可获得近似最优的和容量,进一步说明了所提方案的有效性.

基于OFDM系统的空时频分组编码方案

提出了一种空时频分组编码方案,其设计思路是:接收端通过子信道的相关特性确定不相关子载波组,并反馈给发射端;发射端基于反馈信息,利用星座旋转预编码矩阵和空时分组编码技术构建空时频分组编码。该方案只反馈子信道的相关性而无需反馈整个信道信息,可应用于任意数量的发射/接收天线,能获得极高的分集增益和带宽效率,且只有较低的解码复杂度。在瑞利衰落环境下的仿真结果证实了此方案的鲁棒性。

基于混沌加密对抗窃听的安全网络编码方案

针对抗窃听安全网络编码中引入额外带宽开销且计算复杂度高的问题,提出了一种基于双混沌序列的加密方案。首先,通过Cat-Logistic混沌序列对信源消息的第一维数据进行加密;然后,利用加密后的数据构造出稀疏预编码矩阵。最后,通过预编码矩阵对剩余的明文向量进行线性随机混合,从而达到对抗窃听的目的。与安全实用网络编码(SPOC)方案相比,该方案通过信源消息构造稀疏预编码矩阵没有引入额外信源编码冗余,降低了带宽开销。理论分析和实验结果表明,该方案降低了编码复杂度,提高了传输效率,有效增强网络安全性和传输效率。

一种对抗全局窃听的网络编码方案

针对安全网络编码方案中信源节点组播率受限的问题,提出了一种基于logistic混沌映射的加密方案。首先Logistic混沌序列对初始值向量经过多次迭代,生成结果向量,再利用结果向量构造预编码矩阵,最后通过预编码矩阵和结果向量生成大数矩阵对信源消息进行隐藏。为了使数据在有限域中进行运算,对大数进行取整,并进行除法操作,商矩阵进行加密处理,余数矩阵进行网络编码,从而达到对抗窃听的目的。与传统的对抗窃听攻击方案相比,在同等带宽开销的前提下,扩大了源节点组播率的限制范围,既适用于单源网络,也适用于多源多宿网络,理论分析和实验结果表明,该方案能够对抗全局窃听,且能成功编解码。

一种新的安全网络编码防窃听方案

针对现有防窃听的网络编码方案存在计算复杂性过高,加密量过大,带宽负载过大等问题,提出一种低复杂度的安全网络编码防窃听方案。首先选取信源消息第一列中的一个消息对该列的其他消息随机化,通过AES加密系统对选取的信源消息进行加密。由加密后的一列数据生成稀疏的预编码矩阵,用该矩阵对剩余的信源消息线性运算,实现防窃听。经实验证明,相对于传统方案,该方案在不占用带宽情况下,能有效地提高编解码速度,降低计算量。

5G中MIMO天线和辐射功率关系的探究

文章参阅了大量的案例对Massive MIMO通信系统的能量效率、导频污染等诸问题进行了深入分析,对案例中尚需探究的问题做了进一步研究,有针对性地提出了解决方案:首先,针对实际的通信环境,采用先进的理念,更合理地设计出基站的位置与基站天线数量,并确定小区内用户数;然后,为降低HBF系统的能耗给出了抑制导频污染的设计方案。

矩阵预编码超奈奎斯特传输的改进能量分配

为解决能量分配矩阵预编特(EA-MP-FTN)带宽扩展问题,根据EA-MP-FTN的受限容量最大化并增加带宽约束,提出改进的能量分配.推导基于快速傅里叶变换(FFT)的EA-MP-FTN容量和频谱效率(SE).用FFT替代奇异值分解(SVD)降低计算复杂度.改进的EA-MP-FTN解决了带宽扩展问题,与THP(Tomlinson-Harashima预编码)-FTN相比获得了近1.1 dB的增益.

TD-LTE-A系统中波束赋形权值PMI量化仿真研究

为了降低TD-LTE-A系统下行链路波束赋形技术实现难度,本文在基于有效功率最大化准则,通过构建PMI码本对波束赋形权值进行量化,并且根据TDD系统的上下行互易性选取最优权值补偿信号的衰落与失真,进而搭建基于Matlab的评估平台对PMI量化方案和SVD分解算法下的功率、权值相关性进行对比分析。仿真结果表明,权值PMI量化可以正确实现波束赋形,由于量化误差的存在,PMI量化方案相对于SVD分解算法有一定的性能损失,但随着码本数的增加和搜索方案的优化,PMI量化方案性能接近于SVD分解算法。仿真结果为实际场景中的算法选择提供了重要的参考依据。