MIMO雷达鲁棒目标检测的脉内和脉间联合波形设计

针对方位和多普勒信息均不确定条件下集中式MIMO雷达的稳健目标检测问题,基于最大化最差输出信干噪比(SINR)的波形设计准则,利用半定规划(SDP)优化来交替优化发射波形和接收滤波器.为进一步提升检测性能,采用脉内和脉间联合设计波形.最后分析了波形的峰均比约束对输出SINR性能的影响.仿真结果表明,与单纯脉内和单纯脉间波形相比,联合波形具有更加鲁棒的输出SINR性能.

面向频谱共存的MIMO雷达波形设计综述

多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达良好的空间分集和波形分集能力使其在目标检测和参数估计等方面有着传统雷达无法比拟的突出优势。然而,随着信息技术的快速发展,雷达和通信系统对频谱资源的需求日益增长。频谱资源稀缺导致雷达和通信系统势必出现竞争频谱资源的问题,进而使得二者相互干扰并导致性能下降。针对面向频谱共存的MIMO雷达波形设计问题,介绍了MIMO雷达的基本概念、信号模型以及信号处理任务,对MIMO雷达波形设计问题的一般形式,以及面向典型应用场景的波形设计问题进行了概述。为通过发射波形设计提高MIMO雷达在频谱拥塞环境中的性能,对频谱约束下的MIMO雷达波形设计、MIMO雷达与通信系统协同设计和雷达通信一体化等领域的研究进展进行了系统的评述和总结,并展望了下一步的研究方向。

4G/5G共模协同权值优化方法的研究

随着5G多频段组网的开始,天面资源日益紧张,5G建设主要在4G站址上共模改造新建5G,同时替换4G的D频段设备并反向开通LTE的Massive MIMO。该组网场景下4G和5G共模共天馈,可以实现4G/5G共AAU场景下的天馈协同优化。重点研究了4G/5G共AAU场景下的天馈协同优化方案,以路测和测量报告等数据为输入源,对弱覆盖、高干扰和重叠覆盖区域进行识别,并联动寻优天线覆盖场景的最佳权值、方位角和下倾角等参数,达到4G/5G综合覆盖性能最优。

面向单基地MIMO雷达的展开增广互质阵设计:低互耦和高自由度

针对现有多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达互耦率高、自由度低的问题,提出了一种低互耦率、高自由度的展开增广互质阵MIMO雷达设计方式。首先在收发两端分别部署展开增广互质阵列。然后通过引入稀疏扩展因子,使展开增广互质阵列子阵的阵元间隔得到扩展,并得到所提出的展开增广互质MIMO雷达阵元位置的闭式表达式。随后通过广义和差联合阵列的概念,详细推导出了雷达的连续自由度和总自由度的闭式解。最后通过基于空间平滑的多重信号分类方法得到波达方向(direction of arrival, DOA)估计。与其他互质MIMO雷达结构相比,所提出的展开增广互质MIMO雷达能够获得更多的连续自由度并具有更低的互耦率。仿真结果验证了所提出的雷达结构在DOA估计方面的有效性和优势。

基于张量分解的互质阵MIMO雷达目标多参数估计方法

该文提出了一种基于双基地互质阵列(CPA)多输入多输出(MIMO)雷达的多目标波离方向角(DOD)、波达方向角(DOA)和多普勒频率估计算法。收发阵列各由两个满足互质结构的稀疏均匀子线阵组成。时域的快拍序列同样由两个互质的稀疏均匀采样构成。算法利用张量因子分解得到分别包含DOD,DOA和多普勒频率信息的3个流形矩阵,再从中构造出具有范德蒙德矩阵结构的虚拟流形矩阵。为了提高估计精度,还提出了一种基于特征值分解的误差抑制算法,并通过旋转不变子空间算法(ESPRIT)求取各目标的3个待估参数。与传统算法相比,该算法通过构造均匀虚拟阵列和虚拟快拍提高参数估计性能,且不会产生模糊,避免了谱峰搜索和额外的配对过程。仿真实验验证了该算法有效性。

MIMO声纳:概念与技术特点探讨

对多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)声纳的概念和技术特点进行了分析。根据所采用的分集技术的不同,将MIMO声纳分为密集式MIMO声纳(采用波形分集)和分布式MIMO声纳(采用空间分集)。对密集式MIMO声纳的优点如自由度的增加、灵活的发射信号设计、自适应技术的直接使用和虚拟阵列等进行了介绍,并指出其发射阵增益损失对探测距离的限制。将分布式MIMO声纳分为发射/接收全分集的MIMO声纳和仅发射分集的MIMO声纳进行介绍,并认为这两种声纳可以并入多基地声纳的范畴。

MIMO系统中利用空间相关性的同信道干扰消除算法

针对不适合进行波束赋型的MIMO系统中接收端如何消除同信道干扰的问题,提出了一种利用系统中干扰源的空间相关性进行同信道干扰消除的算法,并给出了估计空间相关性的最大似然算法。仿真结果表明,在2×2的Alamouti分集方案中,该算法相比于将干扰当作高斯白噪的方法在BER为10?2时可以获得3dB的增益;在2×4的分层空时复用方案中,该算法在存在一个强干扰源的情况下优势明显。

密集MIMO雷达性能分析及试验验证

针对密集MIMO雷达在性能方面研究存在的不足,指出了密集MIMO虚拟孔径的本质,推导出密集MIMO雷达测角精度和孔径积累得益,仿真给出了两种雷达阵列模型的测角精度。试验结果表明,与相控阵雷达进行对比,当积累时间相同时,密集MIMO雷达综合探测性能较差,必须通过增加积累时间来提高探测性能。

同信道干扰条件下的多天线放大转发中继中断概率分析

该文研究了基于波束形成技术的双跳多输入多输出(MIMO)放大转发(AF)中继系统的中断概率,该系统在发射端、中继端和接收端都配置了多根天线。假设每条链路的发射端采用最大比传输(MRT)技术,接收端采用最大合并比(MRC)技术,该文得出了中继端受到同信道干扰时的信干噪比(SINR),推导了基于固定增益中继方案的中断概率(OP)闭合表达式。计算机仿真结果不仅验证了性能分析的有效性,而且还分析了关键参数对系统性能的影响以及配置多天线带来的好处。

共道干扰下多入多出系统功率分配最优化问题

多输入多输出(MIMO)技术可以极大地提高系统容量和频带利用率,是下一代移动通信网和宽带无线网络的核心技术。在实际情况中,尤其是在多用户情况下,MIMO链路间存在的共道干扰将会对其容量性能产生严重影响,此时需要对MIMO系统功率分配方案进行优化设计。给出了共道干扰MIMO系统的信号模型,从最大化互信息角度分析共道MIMO系统容量,提出在干扰噪声比-信噪比(RIN-RSN)空间将系统优化问题归为4种情况,并给出可行的功率分配优化方案,同时分析了方案的适用性,指出亟待解决的主要问题和进一步的研究方向。

采用时域联合稀疏恢复的多输入多输出水声信道压缩感知估计

多输入多输出(MIMO)水声通信技术可以在极其有限的水声信道频带资源内提高信道容量,但多径和同道干扰的同时存在,使传统信道估计算法如最小二乘算法、压缩感知估计算法的性能急剧下降。考虑到通信数据块间水声信道多径结构存在一定的相关性,该文利用这种数据块间多径结构的时间域相关性建立水声MIMO信道的时域联合稀疏模型,并利用同步正交匹配追踪算法进行多个数据块联合稀疏恢复信道估计,提高MIMO信道多径稀疏位置的检测增益并抑制同道干扰,提高水声MIMO信道的估计性能。仿真和MIMO水声通信海试实验表明了所提方法的有效性。

分布式MIMO系统信道容量分析

首先推导了分布式MIMO点对点链路遍历信道容量的近似表达式或理论下界,然后给出小区平均遍历容量的表达式。在此基础上,研究D-MIMO与C-MIMO系统分别在BT和ST两种天线选择机制下的平均遍历容量。最后通过仿真,证明了所推导理论表达式的正确性,同时比较了两种MIMO系统的信道容量。

5G网络共建共享技术研究

5G网络投资巨大,运营成本超高,国家积极推动5G基础设施共建共享,实现降本增效。中国运营商积极响应国务院提出的“5G领先”战略要求,努力探索5G网络共建共享技术和方案,通过“创新、开放、共享”方式,打造全国性5G网络,满足不同地区、不同发展阶段的人民需求。从5G共建共享战略、意义和分类、国外案例、技术方案、演进路线、网络规划、站点建设、4G/5G配合和协同以及语音解决方案等方面,系统化地阐述了5G网络共建共享所涉及的重要方面。

连续迭代优化SLNR准则的下行多用户MIMO预编码

多用户MIMO下行链路通信系统必须设计合适的预编码方案来抑制多用户间的共信道干扰.该文提出一种基于连续迭代优化信号泄漏噪声比最大准则的预编码方法.利用已知用户未使用的子信道空间增大其他用户的预编码空间自由度,降低干扰泄漏,并用迭代法进一步抑制多用户干扰,提高接收端信干比.该方法仅在发射端使用用户的信道信息优化与编码矩阵,不需要基站与用户协作,接收端可自由选择检测算法,且不会增加系统开销.仿真结果表明,所提方法取得了比原SLNR方法更好的系统性能,且具有较快的收敛速度,实用性较强.

目标方位不确定时MIMO雷达鲁棒STAP波形设计

集中式MIMO雷达支持不同阵元发射正交或非正交波形,实现波束在空间能量分布设计,从而获得良好的检测和杂波抑制性能。当存在相干干扰时,通常采用最大化最差角度的信杂噪比来设计波形;当目标角度不确定时,该问题呈现非凸属性,导致难以获得最优解。利用非负三角多项式的半正定表示引理,将上述问题转化为半正定凸优化问题求解,并针对算法维数过大容易失效的问题,引入杂波矩阵秩近似方法进行了优化。与已有鲁棒波形设计算法相比,该鲁棒波形在仿真条件下具有更好的检测性能。

CoMP中以天线为基本单位的双向协作集生成算法设计

针对Co MP系统中协作集选择问题,提出了一种以天线为基本单位的协作集双向选择算法。该算法在用户侧进行待选协作集生成,在网络侧利用用户反馈的待选协作集及与之相关的信道状态信息,选择与用户进行协作的天线,完成终选协作集的生成。该算法对用户侧和网络侧进行分别处理,灵活性高,能够有效降低空中接口和回程链路传输的数据量,提高系统资源利用率;同时,算法充分利用了Co MP系统多天线的优势,提升了系统性能。仿真表明,本文所提算法能够以较低的计算复杂度获得与穷举算法相近的系统容量性能。

多小区MU-MIMO系统中基于信道投射的块对角化预编码设计

研究多小区MU-MIMO中的预编码设计.通过扩展单小区块对角化预编码将泄漏到邻小区的干扰纳入考虑范围,根据信道投射的块对角化预编码和发送端提供的额外自由度,以最大化信漏比为原则对发送信号进行预处理.在目标用户信号和泄露干扰之间取得一个折中以实现泄露干扰抑制的目的,同时在小区内用户间进行子空间迫零以消除用户间干扰,从而降低小区干扰对多用户MIMO系统的不利影响.相较于经典的泄漏干扰迫零算法,可以灵活地调整用于小区间干扰抑制的自由度,平衡抑制干扰与提升系统容量的矛盾关系.理论分析和仿真均证明,该方法能有效抑制小区间干扰,提升系统容量,在相同干扰的条件下甚至可以成倍增加容量,且不用改变现有通信系统的拓扑结构,实现复杂度较低.

抑制小区间迟延干扰的迟延SLNR预编码

不同基站和用户间由于距离变化等使传播时延不同而造成小区间的迟延干扰,严重恶化了系统性能。为此,探讨了如何利用SLNR(Signal to Leakage Noise Ratio)预编码抑制小区间的迟延干扰,给出了小区协作的系统模型及小区间迟延干扰分析。针对存在迟延的LTE(Long Term Evolution)系统设计了一种基于SLNR准则的迟延SLNR预编码,以抑制小区间的迟延干扰,降低接收终端的复杂度。同时,对迟延SLNR预编码在LTE系统多基站协作环境下的性能进行了仿真。仿真结果表明,该方法对小区间的迟延干扰有较好的抑制作用,对不同天线配置性能均较理想,与接收端处理方案比较性能有所改进。虽然信道估计误差对性能有一定影响,但在可接受范围。

大规模MIMO系统中分布式压缩感知LMMSE信道估计

大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中,信道估计算法复杂度随着基站侧天线数量的增加而急剧增加,针对需要在信道估计算法复杂度与算法性能之间进行折中的问题,提出分布式压缩感知线性最小均方误差(distributed compressed sensing linear minimum mean square error,DCS-LMMSE)算法。该算法利用信道的空时共稀疏性,首先根据先验支撑集信息将接收信号分为密集部分和稀疏部分,然后分别采用不同的算法进行初始信道估计,最后采用奇异值分解代替信道相关矩阵求逆进一步降低DCS-LMMSE算法复杂度。所提算法与传统线性最小均方误差算法相比明显地降低了计算复杂度。仿真结果表明,所提算法与纯压缩感知稀疏信道估计算法相比具有更好的性能。

单基地互质MIMO阵列DOA估计

针对传统均匀直线阵列的相干目标波达方向估计算法的自由度受限于实际阵列阵元数目的问题,提出基于MUSIC算法的单基地发射/接收和协阵列DOA估计方法。该方法将互质MIMO阵列虚拟成等效的和协阵列,找到和协阵列中的连续子阵和半连续子阵,并运用多频操作填补半连续子阵中的孔洞,使之与连续子阵形成一个更长的新连续子阵;然后通过矩阵重构算法解相干,该方法极大地提高了算法的自由度,可以根据目标的个数灵活调整虚拟发射/接收阵元的数量,使复杂度尽可能降低。但该方法涉及到高维矩阵的特征值分解,复杂度仍然很高,因此文中引入传播算子,提出基于传播算子的单基地发射/接收和协阵列DOA估计方法,避免了特征值分解,复杂度得到极大改善。仿真结果证明,该方法对非相干目标的估计能力与前者接近,可用于估计非相干目标以及估计相干目标的大致方向或者判断此时是否有相干目标出现。