莱斯信道下大规模MIMO多对双向AF中继系统性能分析

大规模多进多出(multiple input multiple output,MIMO)技术和中继系统是当前无线通信领域的研究热点。大规模MIMO技术利用大量天线来增强信号传输性能,可以提高信号的可靠性和传输速率。中继系统通过中继节点转发信号,可以扩大覆盖范围并提高系统容量。然而,在实际应用中,信道条件和传输环境的复杂性对系统性能提出了挑战。分析在莱斯信道下大规模MIMO多对双向放大转发(amplify and forward,AF)中继系统的性能。基于性能分析结果,提出莱斯信道下大规模MIMO多对双向AF中继系统的性能优化方法,包括天线配置、功率分配等方面的优化策略,这对于理解和优化该系统的工作具有重要意义,将为设计和优化无线通信系统提供有价值的参考,并促进大规模MIMO和中继通信技术的进一步发展和应用。

时分双工MIMO放大转发中继系统中下行链路的联合鲁棒设计

考虑了时分双工MIMO放大转发中继系统中下行链路基站预编码器、中继预编码器与用户均衡器的联合设计问题。在实际应用中信道估计误差以及信道互易延迟会显著恶化基于理想信道状态信息(CSI)的联合设计性能。从估计误差的分布和互易延迟的时间相关特性出发,建立了综合考虑两方面因素的联合"估计误差-互易延迟"信道模型。基于该模型,针对第一跳传输设计了信道奇异值分解的基站预编码方案,避免了第二跳CSI的反馈开销,然后将给定中继总发送功率约束下最小化用户和均方误差(SMSE)的中继预编码器和用户均衡器进行联合优化,并利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件给出了该优化问题的闭合解。数值结果验证了所提方案的鲁棒性和有效性。

基于迫零波束成形技术的大规模MIMO混合中继系统性能分析

文章基于迫零波束成形技术及不完备信道状态信息,研究了大规模双向多输入多输出中继网络的系统频谱效率和系统能量效率。首先,在中继站的天线数量M足够大时获取用户端信干噪比的一般表达式,得到系统频谱效率与能量效率的一般表达式。其次,获取了功率缩放方案下系统频谱效率与能量效率的渐进值。对于非零信干噪比,当中继站及每个用户终端的发射功率均降低为原来的M分之一,系统能量效率将大幅度提升。

MIMO中继系统中一种基于用户QoS的资源分配方法

针对基于OFDMA技术的MIMO中继通信系统下行链路中的动态资源分配问题,提出了一种保证最低用户服务质量(Qo S)的资源分配方法。该方法采用一种低复杂度的次优算法,在假设等功率分配的前提下,根据用户的Qo S定义选择优先性权衡因子,对权衡因子越大的用户越优先进行中继选择和子载波分配,在此基础上通过凸优化理论得到不同用户对应的子载波上的功率分配。仿真结果表明,本文提出的方法不但能够获得较高的系统容量,而且可以较好地保证每个用户的Qo S。

两跳MIMO中继系统通信性能分析的研究进展

描述了两跳MIMO(Multiple-input and Multiple-output)中继系统模型,概述了中继通用的转发策略以及系统性能分析常涉及到的信道模型和信源发射方案,详细介绍了两跳MIMO中继系统通信性能分析国内外的研究进展,通过一个具体的例子比较了不同发射策略系统的性能,最后探讨和展望了两跳MIMO中继系统下一步的研究方向。MIMO中继系统的性能分析为MIMO中继系统的工程应用提供了有价值的理论参考。

基于张量分解的MIMO多中继系统半盲信道估计方法

针对多输入多输出三跳中继系统,提出了一种基于张量分解的半盲信道估计方法.该方法通过对接收信号构造基于张量分解的PARAFAC和PARATUCK2模型,通过两阶段的迭代算法拟合张量模型.两阶段迭代算法利用ALS拟合PARAFAC模型估计复合信道和发送信号,并利用TALS拟合PARATUCK2模型并行估计三跳信道矩阵.与已有的信道估计方法相比,该方法只需少量的导频序列便能并行估计三跳信道矩阵,不仅可以避免误差叠加,而且提高了系统的频谱利用率,仿真结果验证了其有效性.

天线选择MIMO放大转发中继系统的中断概率分析

结合天线选择与波束形成,分析了双跳放大转发MIMO中继系统在Rayleigh衰落信道中的中断概率.在源节点任意数目发射天线、目的节点任意数目接收天线的情形下,通过使用互补累计分布函数和贝塞尔函数,得到端到端中断概率的封闭表达式.采用Maclaurin级数展开的方法,获得一个很紧的中断概率渐进近似,从中可以得到系统分集阶数.理论结果表明,天线数目较少的链路决定了系统的分集增益.给出Monte Carlo仿真结果,与文中给出的解析结果完全吻合.

MIMO系统下行多用户线性疏散空时编码设计方案

针对使用了MIMO传输技术的单小区下行移动通信系统,在基站只能以有限个数据速率下传数据给移动台的条件下,给出了使得每个移动台接收信噪比达到最大的多用户线性疏散码所对应的组合优化问题,并给出求解该组合优化问题的低复杂度次最优算法。所给出的线性疏散码的设计方案,克服了前人连续数据传输速率的限制,更加接近实际系统。仿真结果表明,此算法性能较前人算法有所改进。

基于不完全信道状态信息的多用户MIMO中继系统预编码算法

针对上行多用户MIMO中继系统,在信道存在反馈延迟及估计误差的条件下,以误比特率(Bit error rate,BER)为优化目标,提出了基于最小均方误差(Minimum mean?squared error,MMSE)准则的预编码算法。所提算法将求解发射端、中继节点、接收端矩阵的复杂非凸问题分解为3个独立的子优化问题,发射端的用户配备单天线且服从空间独立分布,先确定发射端预编码矩阵,将求解中继矩阵的凸优化问题转化为半正定规划(Semi?definite programming,SDP)问题,采用CVX工具箱求解,接收端处理矩阵通过线性搜索法求解,最后采用联合迭代法得到各节点矩阵的最优解。仿真结果表明,所提算法能有效改善系统的误比特率性能。

视距MIMO系统有效中继节点布置策略

视距环境下的MIMO系统无法获得空间自由度增益.为了在视距环境下充分发挥MIMO系统的性能,提出了一种次优的中继节点布置策略,能够在增加少量中继节点后获得较佳的系统性能.在该策略中,根据MIMO系统能提供的最大空间自由度确定中继节点的数量,并且根据收发天线阵列的波束主瓣方向确定各个中继节点的位置.仿真结果表明,在较高信噪比时,系统容量优于加入中继节点前,随着信噪声比增加,优势愈明显.并且中继节点位置出现偏差时,系统性能仅存在很小的波动.

单天线中继辅助视距MIMO系统渐近容量及中继策略的研究

研究了视距环境下单天线中继节点辅助MIMO系统的信道模型及容量。针对系统容量与众多因素相关和表达式复杂的问题,根据天线阵列波束相关性及MIMO信道的特点,得出了具有简洁结构的系统渐近容量表达式,进而基于该表达式提出了中继节点最佳位置选择的方法,并与加入中继节点前的系统容量进行了比较,得到了中继选择策略。数值计算与分析结果表明,系统渐近容量具有很好的渐近特性,基于渐近容量的中继策略性能优异并具有很好的鲁棒性。同时渐近容量和中继策略运算复杂度低,适合工程应用。

有限反馈MIMO系统下行链路用户调度与功率分配

研究基于有限反馈的下行MIMO系统中的用户调度和功率分配问题,并利用随机多波束形成的思想提出了相应的实现算法.所提出的用户调度算法只将各用户的最大和第2最大信干噪比及其对应的波束索引号反馈给基站,仿真结果表明,与现有方法相比,该算法更好地获得了所需反馈量和系统吞吐量之间的折衷.所提出的功率分配算法则充分利用了基站端所能获得的部分信道信息,仿真结果表明,与传统的平均分配算法相比,在发射总功率一定的情况下,该算法可以获得更高的系统吞吐量.将两种算法相互结合,可以在不增加反馈量的情况下获得更好的系统性能.

一种可变放大增益MIMO放大转发中继系统的误码率分析

提出了一种可变放大增益MIMO放大转发中继方案,其中多天线节点同时进行天线选择与波束形成。为了降低系统复杂度与成本,节点选择两个天线进行波束形成。在瑞利衰落信道中分析了端到端误码率,在源节点与目的节点天线数量大于等于2时获得了误码率的封闭表达式。在高信噪比条件下得到了端到端误码率的渐进近似表达式,进而分析了系统分集阶数。最后采用MATLAB仿真工具进行了上述中继方案仿真,证明了解析结果的正确性。

基于单纤双向传输的LTE室内MIMO中继系统架构研究与设计

简述并分析了目前2G、3G和4G移动通信室内中继设备及系统的优势和弊端,提出了基于单纤双向传输的LTE室内MIMO中继系统架构设计,并分析了其组网架构的优势。

基于迫零方式下带有硬件损害的大规模MIMO全双工中继系统

该文考虑一个大规模MIMO全双工中继系统,该系统下多个单天线的源节点和多个单天线的目的节点通过一个在接收端和发送端分别配置Nrx和Ntx根天线的中继进行通信。在非完美信道状态信息(CSI)和硬件损害的情况下,中继端在译码转发(DF)的方式下使用迫零(ZF)方法去处理接收信号和发送信号,并获得了闭合形式的接收速率表达式。根据这些表达式,可以得到各种功率收缩规律,发现随着中继端接收天线数量和发送天线数量以一定比例趋近于无穷大时,源节点的能量、中继端的能量和导频的能量可以以一定条件收缩来维持系统性能。

多用户MIMO系统下行传输技术研究

对下一代无线通信系统的热点研究问题即多用户多输入多输出(MIMO)系统的各种下行传输技术进行了归纳和总结。从发射和接收信号线性预处理和非线性处理的角度,深入分析了多用户MIMO系统下行传输技术中各种信号处理算法的优点和局限性,并进一步给出了未来极具潜力的研究方向,为选择合适的多用户MIMO系统下行传输技术提供了很好的参考和借鉴。

Massive MIMO下行系统能效资源分配算法

针对无线通信网耗能造成二氧化碳排放量和运营成本日益增加的问题,提出了一种下行大规模天线系统能效最优的资源分配算法。算法在基站端采用最大比合并(MRT)预编码的情况下,考虑各用户最小数据速率、最大发射功率和可容忍的干扰水平约束条件下,以最大化系统能效下界为准则建立非凸优化模型。首先采用一种迭代算法确定每个用户的带宽分配;然后根据分数规划的性质,将能效优化问题的分数形式转换为减数形式,进而利用凸优化方法求解基站端最优的发射天线数和发射功率来获得最优能效。仿真结果表明,所提算法能以较小的迭代次数收敛到最大能效值,并且有较好的系统频谱效率性能,同时算法复杂度得到了显著降低。

MIMO中继系统的信道估计算法的研究

对于两跳多输入多输出放大转发(MIMO-AF)中继系统的半盲估计问题,提出了一种基于张量分解的信道估计算法,对接收信号构造平行因子(PARAFAC)模型,利用其分解的唯一性,利用基本的最小二乘交替算法(ALS),收敛一定程度时,在算法中加入适当的松弛因子再进行迭代,最终达到收敛条件,完成信道估计工作。仿真结果表明:与已有的最小二乘交替算法相比,在性能几乎不变的情况下,引入松弛因子后减小了算法的复杂度与迭代次数,加快了算法的收敛速度。

天线选择策略在MIMO中继系统中的应用及改进

为了降低MIMO系统的射频链路成本同时保证其性能增益,该文在两跳MIMO中继系统中分析了理想和几种优化的天线选择策略,并分别在放大转发和译码转发两种中继方式下得出了系统中断概率表达式。最后,通过对不同天线选择策略下系统中断概率的数值仿真对比其系统性能,得出了适用于实际通信系统的低复杂度的最佳策略。

双向中继网络多对大规模MIMO系统安全性研究

在配备有大量天线的多对大规模多输入多输出(MIMO)系统中,研究了多个用户通过双向中继网络交换消息的安全问题.首先,推导出用户的安全容量表达式;然后,通过分析结果,讨论信道容量、天线数和用户对数之间的数学关系,得出系统安全容量的近似表达式.仿真结果表明:当中继的传输功率和用户发射功率远远大于噪声功率时,安全容量与天线数量成正比,与干扰用户对数成反比.