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考虑过时信道状态信息的MIMO协作通信天线选择研究

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考虑过时信道状态信息的MIMO协作通信天线选择研究

作者：候飞宇广西师范大学

学位级别：硕士

多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术作为第四代及未来移动通信系统的关键技术,凭借其显著提升了频谱效率和成倍提高了系统容量的优势而具有广泛的应用前景。同样,中继协作技术也是第四代及未来移动通信系统的关键技... 详细信息

多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术作为第四代及未来移动通信系统的关键技术,凭借其显著提升了频谱效率和成倍提高了系统容量的优势而具有广泛的应用前景。同样,中继协作技术也是第四代及未来移动通信系统的关键技术,能够有效扩大通信网络的覆盖范围,对抗信号衰落,带来空间分集增益,提高通信系统的可靠性。于是,MIMO技术和中继协作技术的有效融合自然获得了研究人员的关注。为了降低MIMO协作通信系统的复杂度,往往采用天线选择技术,同时,当存在多个中继可供选择时,还需要进行中继选择。当前有关MIMO协作通信系统天线选择及中继选择的成果不少,然而大部分研究都没有考虑中继或天线选择与数据发送之间存在时延,基于过时的信道状态信息(Outdated Channel State Information,Outdated CSI)做出的选择很可能会降低系统性能。基于此,本文开展考虑过时信道状态信息的MIMO协作通信天线选择研究,取得了一定成果,主要工作内容如下:(1)在考虑过时信道状态信息的前提下,在放大转发(Amplify-and-Forward,AF)MIMO协作通信系统中提出了一种考虑过时信道状态信息的发射端天线选择方法,接收端采用选择性合并方式,推导得到了系统中断概率表达式以及渐进表达式。分析了过时信道状态信息和共信道干扰这些非理想因素对AF MIMO协作通信系统性能的影响,并与不考虑过时信道状态信息的情形进行了比较。数值和仿真结果表明:过时信道状态信息会造成AF MIMO协作通信系统的性能下降,同时,信道相关系数ρ越小,系统中断性能越差;随着节点天线数目的增加,中断概率降低,系统中断性能得到改善。(2)为了应对过时信道状态信息对MIMO协作通信系统天线选择性能的影响,并考虑信道预测复杂度和性能之间的平衡,提出一种预测信干比的方法,并利用预测信干比进行天线选择。仿真结果表明,所提方法相对于基于过时信道状态信息的天线选择方法性能更优,且信道过时的程度越轻时,中断性能的改善程度越大。

关键词：协作通信 MIMO 中继选择过时信道状态共信道干扰

GEVD辅助的MMSE干扰抑制下行多用户MIMO系统

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北京邮电大学学报 2011年第1期34卷 85-89页

作者：高向川李立华张平宋磊王朝炜北京邮电大学无线新技术研究所北京100876

为提高多用户多输入多输出(MIMO)系统中多个用户的预编码增益,提出了一种利用广义特征值分解(GEVD)辅助的最小均方误差(MMSE)干扰抑制算法,抑制干扰和噪声的同时考虑了用户的预编码增益、最大化发射端的信漏噪比和接收端的信干噪比,并... 详细信息

为提高多用户多输入多输出(MIMO)系统中多个用户的预编码增益,提出了一种利用广义特征值分解(GEVD)辅助的最小均方误差(MMSE)干扰抑制算法,抑制干扰和噪声的同时考虑了用户的预编码增益、最大化发射端的信漏噪比和接收端的信干噪比,并给出有信道误差情况下修正的预编码设计方法.理论分析和仿真结果表明,新算法比广义的MMSE信道反转算法具有更好的系统性能.

关键词：共信道干扰多用户多输入多输出广义特征值分解信号泄漏噪声比

基于多信道跳频的无人机Ad Hoc网络传输容量优化研究

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基于多信道跳频的无人机Ad Hoc网络传输容量优化研究

作者：顾昕仪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

无人机自组网技术是为多个空中飞行节点建立一个分布式通信系统,依靠自组网拓扑实现多跳传输。其时效性和可靠性的要求对多跳传输提出了多重挑战。在大地理尺度、网络拓扑半径大时,数据分组的端到端时延要求在1毫秒到100毫秒之内。协同... 详细信息

无人机自组网技术是为多个空中飞行节点建立一个分布式通信系统,依靠自组网拓扑实现多跳传输。其时效性和可靠性的要求对多跳传输提出了多重挑战。在大地理尺度、网络拓扑半径大时,数据分组的端到端时延要求在1毫秒到100毫秒之内。协同频繁和高负载下的网络吞吐量要求保持稳定。调度型多址接入协议在控制节点的接入冲突时,为了维持分组成功传输概率,增加了协议的应答请求帧数量分配信道和预约时隙,但是对于高动态节点的接入不能确保时效性。相较之下,多信道接入协议不需要应答请求帧,通过异步跳频和载波侦听机制实现。本课题以多信道跳频接入机制为背景,并引入了信道交汇作为异步跳频接入机制的补充。从提升无人机自组网的传输容量出发,研究了在这种接入机制下,跳频信道数的优化和自适应跳频策略:基于经典传输容量分析理论的扩展,对无人机信道的组网传输容量建立模型。本文分析了阴影衰落信道和莱斯信道复合的并发传输干扰模型,通过无人机分布密度对应的接收端中断概率表示了传输容量。推导了给定中断概率下,可容纳并发传输的节点密度与信道划分个数的关系式,得到优化期望值的问题模型。通过蒙特卡洛仿真对信道划分优化问题进行数值求解,利用组网规模的有限节点个数对搜索范围的上界进行限定。在计算目标函数的期望值时,通过马尔科夫链蒙特卡洛采样法(MCMC)对无人机信道统计分布进行采样,得到衰落系数的样本,并且比较了随机游走采样和哈密尔顿动力过程采样两种MCMC算法的效果。多信道跳频接入的时延主要来自跳频算法的随机交汇时延,这种开销的复杂度与跳频集合大小和集合之间的重叠度有关。假设在跳频时设备会根据感知的信道占用情况选择跳频集合,降低集合的阶数。但为了保证任意两个节点之间仍然存在公共信道,本文提出了基于Quorum约束的跳频集合构建方案,对于任意的信道划分个数,可以消除交汇条件被破坏的风险。从而保证系统的并发传输节点对的数量,提高系统的传输容量。

关键词：多信道传输容量共信道干扰飞行自组织网络跳频交汇自适应跳频

连续迭代优化SLNR准则的下行多用户MIMO预编码

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应用科学学报 2011年第3期29卷 251-255页

作者：高献坤崔岩傅洪亮河南农业大学机电工程学院郑州450002 河南工业大学信息科学与工程学院郑州450001

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... 详细信息

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.

关键词：共信道干扰多用户MIMO 广义特征值分解信号泄漏噪声比

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动态跳波束策略中的自适应波束功率分配算法

空间电子技术 2022年第5期19卷 42-47页

作者：李童姚如贵樊晔左晓亚西北工业大学电子信息学院西安710072

多波束卫星发射机的成本很高,同时地面小区的通信需求和通信优先级一直处在动态变化中。通过研究一种动态波束跳跃策略,实现在卫星资源受限和较少发射机数量约束下的广域覆盖和按需服务。区别于传统的分簇波束跳变思想,为了提高卫星系... 详细信息

多波束卫星发射机的成本很高,同时地面小区的通信需求和通信优先级一直处在动态变化中。通过研究一种动态波束跳跃策略,实现在卫星资源受限和较少发射机数量约束下的广域覆盖和按需服务。区别于传统的分簇波束跳变思想,为了提高卫星系统的频谱效率,考虑在整个频率带宽上应用全局波束跳变。因此考虑在共信道干扰背景下,提出一种新型服务质量指标来衡量波束跳变结果。在卫星资源有限的情况下,各波束提供的通信容量不能满足地面小区的业务请求,基于粒子群算法选择的波束跳动图案,提出了一种自适应波束功率分配算法。该算法通过优先级加权,最小化波束业务容量需求差值,进而提高服务质量水平。最后,通过仿真验证了所提算法的性能优越性。

关键词：动态波束跳跃策略共信道干扰服务质量指标自适应波束功率分配算法

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智能天线中导频符号辅助的载波频偏估计

电波科学学报 2004年第2期19卷 204-208页

作者：李军廖桂生郭庆华冯熳西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安710071

首先定量分析了智能天线的阵元和导频符号数目增减对频偏估计性能的影响 ;然后借助于自适应阵加权结构 ,提出了一种存在共信道干扰 (CCI)时 ,导频辅助估计频偏的新算法 ,该方法的自适应权只是中间变量 ,所以并不需要系统真正采用自适应... 详细信息

首先定量分析了智能天线的阵元和导频符号数目增减对频偏估计性能的影响 ;然后借助于自适应阵加权结构 ,提出了一种存在共信道干扰 (CCI)时 ,导频辅助估计频偏的新算法 ,该方法的自适应权只是中间变量 ,所以并不需要系统真正采用自适应结构 ,也不需要已知天线阵列流形。计算机仿真表明 ,该算法可以充分地利用多阵元和导频符号 ,有效抑制了CCI ,使频偏估计性能接近于克莱美 -罗界。

关键词：智能天线导频符号辅助载波频偏估计共信道干扰克莱美-罗界

一种适用于SF-OFDM系统的波束形成技术

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微波学报 2007年第5期23卷 64-69页

作者：刘洪武冯全源西南交通大学信息科学与技术学院成都610031

在正交频分复用(OFDM)系统中使用空频传输分集是未来宽带无线通信中的重要技术。由于在各个终端采用多天线进行收发,导致使用空频-OFDM(SF-OFDM)传输分集的系统受到增强的共信道干扰(CCI)。本文提出了一种适用于SF-OFDM系统的波束形成方... 详细信息

在正交频分复用(OFDM)系统中使用空频传输分集是未来宽带无线通信中的重要技术。由于在各个终端采用多天线进行收发,导致使用空频-OFDM(SF-OFDM)传输分集的系统受到增强的共信道干扰(CCI)。本文提出了一种适用于SF-OFDM系统的波束形成方案,该方案能有效的抑制共信道干扰。在该方案中,基于盲转向的波束形成被应用于SF-OFDM系统中。分析和仿真结果表明,该方案具有良好的共信道干扰抑制能力。此外,该方案能够利用不同波达角(DOA)信号间的相对时延来增强系统性能。

关键词：波束形成共信道干扰正交频分复用空频分集

下行链路基站协同蜂窝系统中的功率分配和干扰消除方法

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上海大学学报（自然科学版） 2013年第3期19卷 259-265页

作者：艾婷武卓上海大学通信与信息工程学院上海200072

蜂窝间干扰是无线蜂窝网络中一个重要的性能瓶颈,基站协同可以消除小区边缘用户受到的严重的蜂窝间干扰,提高蜂窝系统的性能和频谱效率.针对下行链路基站协同通信系统,提出一种信道衰落补偿功率分配方法,以及内部联合分布式空时编码(inn... 详细信息

蜂窝间干扰是无线蜂窝网络中一个重要的性能瓶颈,基站协同可以消除小区边缘用户受到的严重的蜂窝间干扰,提高蜂窝系统的性能和频谱效率.针对下行链路基站协同通信系统,提出一种信道衰落补偿功率分配方法,以及内部联合分布式空时编码(inner joint distributed space-time coding,IN-J-DSTC)基站协同传输方案,以抑制蜂窝边缘用户受到的严重的蜂窝间干扰.仿真结果表明,该方法可以根据信道状况,在源基站及协同基站间自适应地分配信号发送功率,同时明显消除蜂窝边缘用户所受到的蜂窝间干扰,从而显著地提高系统的误码率性能.

关键词：共信道干扰内部联合分布式空时编码预编码多蜂窝协同功率分配

非理想CSI下MIMO MRC系统多用户分集性能分析

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计算机应用研究 2010年第5期27卷 1925-1927页

作者：唐冬黄高飞吕明霞广州大学机械与电气工程学院广州510006 中山大学信息科学与技术学院广州510275

针对在无线多输入—多输出(MIMO)通信系统的发射端采用波束成形、接收端采用最大比合并的MI-MO MRC系统,考虑收发端仅能获得存在信道估计误差的非理想信道信息(CSI)且系统受到共信道干扰这一条件,分析系统的多用户分集性能。导出封闭形... 详细信息

针对在无线多输入—多输出(MIMO)通信系统的发射端采用波束成形、接收端采用最大比合并的MI-MO MRC系统,考虑收发端仅能获得存在信道估计误差的非理想信道信息(CSI)且系统受到共信道干扰这一条件,分析系统的多用户分集性能。导出封闭形式的信号干扰噪声比的概率分布函数表达式和以平均容量的形式给出的系统多用户分集性能表达式。数值仿真证实了理论分析的结果。研究表明,信道估计误差和共信道干扰均会降低系统的多用户分集性能,而信道估计的精度是影响系统多用户分集性能的关键因素。

关键词：信道估计误差共信道干扰多输入—多输出最大比合并多用户分集