5G网络下的多用户多输入多输出(MIMO)研究

本研究深入研究了在5G网络环境下的多用户多输入多 输出(MIMO)技术的重要性和潜力。通过详细的分析和实验,我 们发现MIMO技术不仅在提高5G网络性能和容量方面发挥关键 作用,而且具有解决多用户干扰和显著提高数据传输速度的潜力。 这些发现对于5G网络的未来发展至关重要,将为通信技术领域 的创新提供重要的启示和方向。我们的研究为加速5G网络的进 一步演进和改进打下了坚实的基础。

一种多用户多输入多输出系统下行链路线性预编码方法

针对多用户多输入多输出系统下行链路线性预编码的信干噪比最大化方法中,共信道干扰抑制和噪声抑制不能有效平衡的问题,提出将其中的噪声方差项修正为以噪声方差为变量的分段线性函数的改进方案.该方案通过对噪声方差项的分段修正,在噪声方差的值较小时依然能够保持共信道干扰抑制和噪声抑制间的平衡,从而使系统的误比特率性能和容量得到进一步提高.仿真结果表明,与信干噪比最大化法相比,所提方案对于基站天线数为5、移动用户数为3、移动用户天线数均为2的多用户系统,在平均误比特率为10-4水平上可以获得2 dB的性能增益,当信噪比为10dB时,可以使系统的各态历经容量增加1 b.(s.Hz)-1.

多用户多输入多输出系统下行链路的线性预编码和功率分配

针对下行链路多用户多输入多输出(MIMO)系统,提出了一种简单的联合预编码和动态功率分配的方法.该方法把复杂的联合线性预编码设计和功率分配的优化问题分解成两步实现,简化了问题的求解.首先求解线性预编码,然后在此基础上,通过优化不同用户的功率分配,使各用户的信干噪比(SINR)相同且最大化,改善了的系统的误码率(BER)性能.仿真表明,所提出的方法与现有的方法相比,可以获得较大的信噪比(SNR)增益.

低复杂度多用户多输入多输出系统预编码算法

针对多用户多输入多输出(Multi-user Multiple-input Multiple-output,MIMO)系统虽可获得很好的系统容量性能,用户间却彼此存在干扰的问题,提出了一种具有较低计算量的线性块对角化预编码算法,并进一步给出了发送端性能优化预处理算法,从而较好的消除用户间干扰,并充分利用多用户MIMO系统容量性能.所提算法可以获得相近的误码率性能,具有较低的计算量,较好的满足了无线通信系统实时性、快速性的要求.仿真结果验证了所提算法的有效性.

空分复用多输入多输出系统中的分组多用户分集

该文针对基于空分复用的多用户多输入多输出系统下行链路,研究了空间衰落相关和信道估计误差对系统容量的影响,提出了两种新的分组多用户分集方案。所提出的方案通过合理选择共道用户,能有效提升系统容量,同时兼顾公平性。分析和仿真结果表明,所提出的方案对衰落相关性以及信道估计误差具有较好的稳健性;其中,第2种方案与第1种相比较,容量性能更优,但具有较高的计算复杂度。

部分反馈信息下多用户多输入多输出下行链路的容量优化

针对多用户多输入多输出下行链路中,基于部分信道状态信息反馈的联合发送方法不能有效抑制多用户间相互干扰的问题,提出了一种支持各用户信号独立检测的多用户联合发送方案.该方案只需要各用户信道响应矩阵的主右奇异向量作为反馈信息,在计算预处理矩阵时引入正交化操作,与已有方案相比,在增加少量前馈信息的条件下,可以最小化多用户间相互干扰,提升系统容量.仿真结果表明,所提出的方案能够提高检测信干噪比,降低系统的平均误码率,在发送、接收天线数为4、平均发送信噪比为20 dB时,系统容量比无正交化时提高了1倍以上.

多用户多输入多输出-正交频分复用系统的一种子信道分配方案

针对多用户多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统的下行链路,基于脏纸编码(DPC)和线性接收机,提出了一种简单的子信道分配方案.每个子载波上,各用户以其信道矩阵左奇异向量作为接收机;发射机已知所有用户的信道信息,通过贪婪DPC预编码,分配空间子信道;然后,根据各子信道增益进行注水功率分配获得最大的和速率信道容量.仿真表明,该方法可以实现接近Sato界的信道容量.

反馈受限的多用户多输入多输出下行链路预编码算法研究

在上行链路反馈受限的MIMO信道系统中,通过最大化反馈的信道质量信息可以获得相关门限阈值。现有研究在提高用户和速率方面已达到较好效果,但同时也提高了算法复杂度。为了在不损失多用户分集增益的前提下降低反馈开销,提出一种基于门限的次优下行链路预编码方案,在反馈信道方向信息(CDI)和信道质量信息(CQI)的基础上,应用迫零波束成形(ZFBF)算法进行预编码。实验结果表明,该算法在保证较高和速率的同时有效降低了计算复杂度。

直接序列码分多址的多输入多输出系统中的空时多用户检测

针对直接序列码分多址(DS-CDMA)的多输入多输出(MIMO)系统,设计了几种天线结构,提出利用空时分组码分别进行空时线性多用户检测和空时串行干扰对消多用户检测.通过分析误码率和算法的复杂性,比较了这两种方法的性能.仿真结果表明,空时线性多用户检测方法优于空时串行干扰对消多用户检测方法.

基于合作似然检测和球形译码的多用户多输入输出多跳中继系统

针对多输入输出(MIMO)系统在传输数据过程中的误码率(BER)和信道容量优化问题,提出一种基于合作似然检测和球形译码的多用户MIMO多跳中继系统。首先,该系统构建二阶协作的MIMO中继系统模型对信道数据的中继传输过程以及路径损耗、阴影衰落情况进行分析;接着,通过球形译码来推导出等效的最大似然规则进行对数正态阴影衰落检测;最后提出最大调和平均信道功率选择策略,基于相关性链路度量和最大信道功率阈值为用户选择误码率更小的接入链路,从而改善多用户MIMO系统的性能。实验仿真结果显示,与基于互信息最大化的多用户MIMO多跳中继系统以及基于解码转发和多入多出技术正交空时分组编码(STBC)的中继系统相比,该系统在数据传输过程中的平均比特误码率分别降低了27.4%和32.6%,平均信道容量分别提高了9.5%和12.7%,因此在减少误码率和提高信道容量上具有较好的效果。

多用户多输入多输出系统预编码技术的研究

主要研究了非理想信道状态信息(Channel State Information,CSI)条件下,多用户多输入多输出(MIMO)系统的Tomlinson-Harashima Precoding(THP)算法.首先分析了信道估计误差对系统误码率(BER)性能的影响,仿真结果表明:信道估计误差对系统BER性能影响较大.在此基础上,应用"best-first"算法对系统性能进行改进,提高了系统的BER性能.

基于多用户多输入多输出系统的自适应有限反馈

为了减少多用户多输入多输出系统中上行链路的反馈开销,研究了多用户的有限反馈问题.在分析反馈比特数与用户速率关系的基础上,推导出用户自适应有限反馈的最优解,并提出一种实现简单的次最优方案,即用户根据自身和系统整体的信道质量状况,自适应地选择反馈比特数.通过增加信道较好用户以及减少信道较差用户的反馈比特数,有效提高了反馈比特的利用效率.研究结果表明,该方案实现简单,在不增加系统反馈开销的条件下明显增加系统吞吐量.

多用户多输人多输出-正交频分复用系统的一种子信道分配方案

针对多用户多输入多输出一正交频分复用（MIMO-OFDM）系统的下行链路，基于脏纸编码（DPC）和线性接收机，提出了一种简单的子信道分配方案．每个子栽波上，各用户以其信道矩阵左奇异向量作为接收机；发射机已知所有用户的信道信息，通过贪婪DPC预编码，分配空间子信道；然后，根据各子信道增益进行注水功率分配获得最大的和速率信道容量．仿真表明，本文方法可以实现接近Sato界的信道容量．

基于MU-MIMO分簇调度算法的下行链路多用户调度研究

通过采用在发射端和接收端采用多天线的手段来取得空间复用的增益和空间分集的增益的方法被称为是多输入多输出技术(MIMO),这种方法可以大幅度的提高常用系统的容量和频谱的利用效率,正因为此,MIMO技术也就成为了未来通信系统的关键技术之一。文章主要对于MU-MIMO系统中的下行链路的调度算法来进行研究,在对几种常用且经典的调度算法进行介绍和说明的基础上提出了一种基于关联干扰的用户调度算法,以及此种算法的改进算法,在完成了这些工作之后主要研究了分簇的MU-MIMO多用户的调度算法,为了提高论文研究的实用性,文章最后对于几种调度算法实现起来的复杂度进行了分析和比较,并通过MATLAB比较了不同算法系统的速度和产生误码率的可能性。

多用户大规模MIMO系统能效资源分配算法

该文针对多用户大规模多输入多输出(MIMO)移动通信上行系统,提出一种基于能效优化的资源分配算法。所提方法在采用最大比合并(MRC)接收情况下,满足用户数据速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优化模型。根据分数规划的性质,把原始的分数最优化问题转换成减式的形式,进而采用凸优化的方法,通过联合调整基站端的发射天线数和用户的发射功率来优化能效函数。仿真结果表明,所提算法与穷举算法在能效上的差距不足9%,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衰落信道的多用户分集性能分析

利用秩统计量和随机矩阵的理论分析了单天线和多天线下的多用户分集增益的性能.结论是多输入多输出(MIMO)系统下的多用户分集随天线数的增加而减少.另外,通过实例说明了在设计多用户MIMO系统收发机的结构时,除了多天线的空间复用增益是要考虑的因素之外,多用户分集增益也是应该考虑的因素.

一种低复杂度的多用户MIMO THP排序算法

Tomlinson-Harashima预编码算法是一种有效的多用户多输入多输出下行链路算法,但是它的性能严重依赖于预编码符号的顺序.为了有效地衡量Tomlinson-Harashima预编码排序算法的性能,定义了一种排序增益因子.在此基础上为了最大化排序增益,提出了一种基于近似等对角QR分解的低复杂度Tomlinson-Harashima预编码排序算法.该算法通过对信道矩阵的行向量排序,使信道分解后的三角阵具有近似相等的对角元素值,改善了排序性能.仿真表明,与优化的Tomlinson-Harashima预编码排序算法相比,该算法大大降低了计算复杂度,而误码率性能几乎没有损失.

相关MIMO信道下空间分集系统中多用户分集性能

多用户MIMO(Multi-input multi-output)系统中,研究空间相关对联合空间分集和多用户分集的性能影响。推导了接收天线之间存在相关的多用户MIMO STBC(Space-time block coding)和MIMO MRT/MRC(Maximum-ratio-transmis-sion/maximal-ratio-combining)系统的中断容量、平均容量表达式,并由此进行性能分析。计算机仿真验证了理论分析的有效性。结果表明,相对于闭环的多用户MIMO MRT/MRC系统,空间相关下开环的多用户MIMO STBC系统具有较低的平均容量和较高的调度增益。

基于信道反馈的MIMO-OFDM系统多用户分集研究

利用包含信道质量的反馈信息,多用户分集能显著提高无线通信系统的性能。然而,在多载波多天线(MIMO-OFDM)的架构下,反馈所有用户的所有信道质量信息(CQI)将占据大量的无线资源,从而降低了频谱效率,因此各种有限信道反馈算法被提出来减少系统的反馈开销。该文主要研究了基于两种典型的有限信道反馈的多用户分集增益,并与理想反馈进行了对比。系统平均频谱效率数学表达式的推导考虑了可选调制方式有限的特性,更符合实际。仿真用于评估各种反馈算法下的多用户分集性能,其结果与理论分析相当匹配。并且只要恰当地选取反馈参数,有限信道反馈算法可以在不损失多用户分集增益的前提下,极大的降低反馈开销,这为设计实际系统的信道反馈提供了参考。

多天线无线数据通信系统中多用户分集的研究

研究当接收天线不少于发送天线时多输入多输出(MIMO)系统的多用户分集能力。首先从理论上分析了发送天线个数等于1和2时最大似然接收和迫零接收系统的平均吞吐量和调度增益,以及仿真分析了发送天线个数大于2时系统性能。理论分析和仿真表明:在多用户的MIMO系统中,接收的平均信噪比、用户个数、收发天线个数、接收机的结构等对于多用户分集有很大的影响。当发送天线个数为1时,接收天线较少(1,2,3)和平均信噪比为-10dB时调度增益很大,但调度增益随着天线个数和发送功率增大急剧下降。和最大似然接收相比,迫零接收具有更大的多用户分集增益,因此迫零接收机的吞吐量可以很容易超过最大似然接收机。