无线紫外光MIMO通信系统信道容量估算方法

无线紫外光通信系统易受大气散射等因素的影响,导致通信信道容量估算准确率较低。为此,提出一种无线紫外光多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)通信系统信道容量估算方法。根据信道特征,构建无线紫外光MIMO通信系统的信道容量估计模型,获取无线紫外光的单次散射传输特性,利用符号补码式的方法改进空时编码,设定高级检测器中符号的接收能耗,使每个符号保持在标准功率数值范围内,完成通信系统信道检测式编码。根据不同发射角和接收角计算无线紫外光通信的路径损耗比,通过泊松随机分布获得最终通信系统信道容量的估算结果。实验结果表明,所提方法的传输速率可高达8 Mbps,误码率始终低于10-3bit/s,估算准确率在90%以上,估计时间低于4 ms,估算效果好,可为通信行业发展提供理论依据。

MIMO通信系统中的信号检测算法概述

通过对MIMO通信系统的混合检测问题进行研究,将已有的信号检测算法进行归纳整理,主要分为传统的检测算法和基于机器学习的检测算法,其中传统的检测算法分为线性算法和非线性算法。简要阐述了各种算法的基本原理,并对比其优缺点,其中非线性检测算法的检测性能往往较好,但复杂度也较高,基于机器学习的检测算法总体上比传统的检测算法更好一些。

基于无线紫外光MIMO通信的优化持久编队算法

无人机编队在飞行过程中需要保持固定的队形以确保链路通信网络的稳定性,也需要在维持通信的基础上降低编队网络的能量耗损以延长无人机留空时间。因此,提出一种基于无线紫外光MIMO(Multiple Input Multiple Output,MIMO)通信的优化持久编队算法。针对无人机编队内位置信息不共享的情况,首先利用无线紫外光MIMO通信和测距算法进行节点定位,并对3种定位方法进行对比,然后选择最佳的定位结果为后续编队成型提供基础,最后对基于无线紫外光MIMO通信的优化持久编队的生成过程进行仿真,证明了所提算法的可行性,并通过对比分析证明了持久编队通信代价小、网络抗毁性强且复杂度低的特点。

MIMO通信模型下的相关矩阵组低复杂度设计

矩阵组常用于无线通信中的数据表示。在多输入多输出(Multiple⁃Input Multiple⁃Output,MIMO)通信模型中,基站利用信道数据设计适应信道的最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)均衡器接收矩阵组,以低复杂度地处理来自多用户的上行数据。首先分析了矩阵数据的关联性,通过时谱图确定矩阵组在时间维所具有的强相关性;其次采用插值算法进行低复杂度的矩阵估计,并提出最大插值比搜索算法计算各类插值算法的性能及其复杂度;接着利用一种改进的Strassen矩阵求逆算法来降低MMSE求逆过程的复杂度。相比传统的接收矩阵组,显著降低了计算复杂度。

基于粒子群算法的5G大规模MIMO通信系统效率评估

为提高无线通信系统资源管理的整体效率、增强系统覆盖范围,解决地面通信中用户设备之间的动态干扰,提出了一种基于粒子群算法的5G大规模MIMO通信系统效率评估方法。首先,提出了一种基于博弈论的波束形成算法和功率分配算法,从而最大化用户的信号干扰噪声比,并最小化用户间的干扰;其次,采用粒子群优化算法获取纳什均衡点,增加系统的全局信息量,抑制通信平台中多个用户之间的干扰;最后,通过仿真计算与其他3种方法进行对比分析。实验结果表明,所提方法具有更好的阵列增益,可有效减轻用户间的干扰,并增加覆盖范围,且在不同的干扰方向上具有良好的精度,能够迅速收敛到稳定值,具有良好的收敛性。

基于双IRS辅助的毫米波MIMO通信信道估计

考虑到智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)可以辅助毫米波通信,为提高信道估计的准确度,引入基于双智能反射面辅助的毫米波单用户多输入多输出(Multiple⁃Input Multiple⁃Output,MIMO)无线通信新场景。因为毫米波信道具有稀疏性,首先将原始毫米波窄带信道模型通过信道编码转换为压缩感知信道估计模型,并以感知矩阵自相关度为理论基础分析得出双IRS通信场景会提高信道估计性能的观点。通过使用基于匹配追踪的广义近似消息传递(Generalized Approximate Message Passing,GAMP)压缩感知算法降低了对信道先验信息的要求,从而降低信道估计的计算复杂度。仿真结果表明,双IRS信道估计性能显著优于单IRS,验证了理论推导的正确性。

基于5G毫米波的MIMO通信信道估计研究

随着现代通信技术飞速发展,第五代通信技术已进入商用阶段,其高数据速率是一大特点,因此必须根据信道特征来对系统的发射端和接收端进行设计,以便获得最佳的传输性能。对信道参数估计的准确度将影响整个系统的稳定,为探索最佳信道估计算法,研究了压缩感知算法OMP、Co Sa MP、St OMP对信道参数估计进行实验,为克服噪声影响,对StOMP算法提出改进方案,通过matlab和控制变量测试3种算法,发现改进后的StOMP算法与MIMO通信系统中的波束成形,在信道估计方面具有最大优势。

空分复用MIMO通信信号的侦收与码流提取

随着多输入多输出(Multiple In Multiple Out, MIMO)技术在4G/5G移动通信以及军事领域中的大量应用,对MIMO通信信号进行侦收自然成为通信电子战中的一个研究热点,但是空分复用MIMO通信中多个信号分量的时频重叠特性使得传统侦察方法难以对其实施有效处理。针对这一问题,在对空分复用MIMO通信信号传输模型构建的基础上,对侦察方应具备的侦收条件进行了详细分析,针对不同应用场景提出了对侦察信道传输矩阵与综合信道传输矩阵进行估计,以及通过盲源分离等盲信号估计来提取各层传输码流的处理方法,并通过仿真对理论模型与处理流程的正确性与有效性进行了验证,从而为后续实际工程应用提供了理论与方法上的指导。

多用户视距MIMO通信系统混合波束成形技术

在我国全力推进“天地一体化”国家重大科技战略的特殊背景下,基于空基平台的毫米波高速通信系统不仅是构建国内战略通信安全的突破口,更是抢占国际军事宽带战术互联网制高点的关键切入点。然而,该系统独特的信道条件、硬件限制以及超高性能指标都对其实现提出了挑战。针对基于混合波束成形技术的多用户视距MIMO通信系统,提出了一种基于块对角化几何均值分解的预编码算法,并应用字典学习的算法进行混合波束成形设计。数值仿真实验显示基于所提算法的多用户视距MIMO混合波束成形系统的性能接近最优的全数字波束成形系统的性能。

MIMO通信系统中的信号检测技术

多输入多输出(MIMO)技术是近些年来通信系统领域中的重要突破,可极大的提升无线通信的传输可靠性与信道容量,是推动无线通信系统进步的关键技术,对其信号的检测是MIMO技术中需深入研究的而重要课题。本文从MIMO技术的概述出发,分析MIMO通信系统中的信号检测技术。

面向全息MIMO 6G通信的电磁信道建模理论与方法

全息多输入多输出(HMIMO)是6G通信中的新兴技术,相应阵列由固定物理孔径下的密布天线单元组成。全息MIMO是电磁约束下Massive MIMO天线技术的拓展。全息MIMO系统在有效提升无线通信性能方面具有极大的潜力。比如,可用最小的功率损耗实现尽可能大的连续孔径,灵活控制目标方向的电磁波传输等。但是,由于全息MIMO系统包含大量的紧密分布的天线单元,且单元之间的距离小于半波长,因而造成严重的电磁耦合作用。这些耦合使传统的独立同分布的信道假设失效。因此,如何设计一个有效且贴近实际的信道建模成为当前全息MIMO研究中最具挑战性的问题之一。针对该挑战,该文研究了基于电磁场理论的4种信道建模方式,它们都能很好描述全息MIMO系统中的电磁波传输特征。第1种是基于平面格林函数的精确信道建模方式,该方式将自由空间中点对点的格林函数扩展到平面之间积分形式的格林函数,通过积分计算来构造两个全息MIMO平面之间的通信信道,但该方法的复杂度较高。第2, 3种方法则分别采用了平面波展开和球面波展开来近似全息MIMO的通信信道,这两种方案的复杂度更低。其中,基于平面波展开的信道建模形式相对简单,更适用于远场,但是会低估单元强耦合时的最大系统容量;基于球面波展开的信道建模能更好捕捉电磁波信道几何特征,但其复杂度较高。最后介绍基于随机格林函数的信道建模方法,主要描述富散射环境或瑞利信道中电磁波的随机特性。

基于5G技术的MIMO通信网络数据超低延时传输方法

为了超低延时传输数据,为实际工作提供可靠数据保障研究,提出了5G技术的MIMO通信网络数据超低延时传输方法。按模块化思想设计以5G通信、无线路由等模块为主要构成的5G高可靠数据传输终端,并将其应用于MIMO通信网络中,并在终端5G通信模块使用自适应公平调度法,经用户SNR估计、传输速率求解等操作,按用户分组数据长度以及获取的数据传输速率,求解用户等待传输延时,最终依据自适应延时公平调度准则,挑选拥有最低等待延时的用户传输数据。实验结果表明:该方法数据传输延时及能量低,无线节点宽带利用率以及吞吐稳定性好。

视距条件下MIMO空分复用空空通信传输方法

在大部分地面移动通信应用中,多径传输是MIMO空分复用通信建立的重要条件,而空空视距通信传输仅存单一传输路径,通常认为MIMO空分复用难以实现。针对空空通信应用场景,在对MIMO通信传输理论模型简要回顾的基础上,对视距传播条件下的点对点通信与点对多点通信这两种情况进行了详细分析,揭示了点对多点传输与多用户MIMO通信在模型应用方面的相似性,并采用DBF(数字波束形成)技术,通过多个具有特定波束零点指向设计的独立波束的叠加实现了多用户的MIMO空分复用空空通信传输功能。最后以6个具有DBF功能节点的组网通信传输为例,仿真验证了前述分析的正确性与有效性,从而为视距传播条件下的MIMO空分复用空空通信工程应用提供了重要参考。

高速移动环境中的MIMO非相干高效通信

针对当前高速移动环境下MIMO通信的研究现状,重点对非相干MIMO的研究进展进行了概览。参考高速移动信道模型,对基于能量检测的空分复用MIMO技术,充分利用时、频、空维度,保证高速移动的双色散衰落环境下的调制可靠性和容量性能进行了探讨,另外,分析了能量检测MIMO技术应用于下行多用户链路高速移动环境的基本原理,及与现有相干Massive-MIMO技术的兼容性。通过对团队近年来在非相干空分复用MIMO通信平台的理论、设计、实践工作展示,验证了在高速移动环境下MIMO高效可靠通信技术的可行性与有效性。

基于CMOS摄像头的水下MIMO短距离可见光通信

由于水下信道的多径效应、时变效应,水下无线电通信速率及信噪比均十分低,在实际的水下通信应用场景,如水下传感器网络,需要同时获取多个信号源的码流信号,提出一种基于CMOS摄像头的水下可见光多输入多输出(MIMO)通信系统。系统采样曼切斯特编码以用于不同距离的信号源的时钟信号恢复,同时提出了多个信号源识别及光强拟合的方法并研究了在水下环境中波特率对信号波形畸变的影响。实验结果表明:在尺寸为4 m×3 m×3 m的试验池中,对LED阵列进行优化布局后,本系统可实现21 kb/s的水下通信,可适用于诸如水下传感器网络的短距离、少信息量的数据交换场合。

MIMO无线通信系统总体资源效率测度方法研究

提出一种通信系统总体资源效率测度的一般模型,以此为基础给出多输入多输出(MIMO)无线通信系统总体资源效率测度的具体方法。理论分析及实际测度结果表明,虽然MIMO系统由于充分利用空间资源,其归一化带宽与归一化信噪比需求相对较小,但是,就目前实现的MIMO系统而言,若与基本的加性白高斯噪声(AWGN)信道下实际通信系统相比,其总体资源效率更低,与系统潜在能力的差距更大。

浅谈下一代移动通信技术——大规模MIMO系统

由于物联网等新兴技术的发展,未来的通信技术需要支持更高的数据传输速率和满足一定的服务质量。目前,第四代移动通信技术(4G)不足以满足未来大规模用户的高速数据传输。大规模多输入多输出(MIMO)通信系统作为下一代移动通信技术的一个热点,能提供更高的数据传输速率和更好的能效性支持未来对于通信的需求。针对这项技术,本文将从系统模型,信息预估检测和导频污染三个方面进行分析。

MIMO短波通信研究

为增强短波远程通信的保障能力,利用分集合并思想,本文构建了基于广域分集技术和频率分集技术的虚拟短波多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）通信模型,并对通信性能进行了软件仿真和天波通信试验。结果表明,MIMO短波通信可以有效提高短波通信系统的性能。最后对全文进行了总结并对未来的应用方向做了展望。

一种极化-转发MIMO中继通信方案

受Arikan提出的信道极化思想的启发,对信源-中继-信宿的MIMO中继通信的上行-极化和下行-极化系统提出一种极化-转发MIMO中继通信方案.采用极化-转发方式传输数据,MIMO信道通过极化编码对源节点数据进行编码,目的节点采用连续消除解码算法进行解码,中继节点仅需要简单的编码而不需要完成繁重的译码任务,比传统的解码、解码转发和放大转发等中继方案具有更高的传输可靠性,传输信息被嵌在递归特性的极化码中,具有较低的解码复杂度.仿真结果表明,提出的极化-转发MIMO中继方案具有较好的BER性能.

基于多IRS辅助的MIMO网络安全通信

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)可以通过调整反射元件的相移来反射信号,可以用来增强期望信号或者抑制不期望信号,在安全通信领域有着广阔的应用前景。文中研究了一种由多IRS辅助的多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)安全通信系统,建立了多IRS辅助安全通信系统中最大化保密速率的优化问题,该优化问题可以通过交替优化将其解耦为两个子问题,然后再分别设计发射端的波束形成矩阵和IRS的反射相移矩阵,从而最大化合法通信者的保密率。基于广义瑞利商,文中提出了一种改进的交替优化算法,在优化IRS的反射相移矩阵时,对所得的最优解进行归一化,使其满足约束,然后代入交替优化中进行循环。仿真结果表明,在IRS反射元件数量规模较大时,该算法的性能要明显优于现有算法。