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降低复杂度的多用户MIMO下行收发联合设计

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北京邮电大学学报 2010年第3期33卷 107-111页

作者：王丽胡捍英崔维嘉信息工程大学信息工程学院郑州450002

为降低受总功率约束基于最小和均方误差(sum-MSE)准则的多用户多输入多输出(MIMO)下行收发联合设计的计算复杂度,提出一种不需求解拉格朗日因子的收发联合设计方法.通过将总功率条件约束优化转化为无条件约束的优化问题,避免了求解非线... 详细信息

为降低受总功率约束基于最小和均方误差(sum-MSE)准则的多用户多输入多输出(MIMO)下行收发联合设计的计算复杂度,提出一种不需求解拉格朗日因子的收发联合设计方法.通过将总功率条件约束优化转化为无条件约束的优化问题,避免了求解非线性高阶方程来计算拉格朗日因子.仿真结果表明,相对于采用数值近似得到拉格朗日因子的收发联合设计方法,本算法在有效降低计算复杂度的同时,可显著提高系统的误码性能.

关键词：多用户多入多出收发联合设计最小和均方误差准则拉格朗日因子

基于非理想CSI的下行MU-MIMO鲁棒波束成形

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电子学报 2016年第9期44卷 2093-2099页

作者：曹杰廖勇王丹周昕李瑜锋重庆大学飞行器测控与通信教育部重点实验室重庆400044 西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室陕西西安710071 重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

在下行多用户多入多出(MU-MIMO)系统中,基站(BS)所获得的非理想信道状态信息(CSI)会导致频分双工(FDD)系统预编码性能变差.现有的MU-MIMO鲁棒预编码算法虽然可以对抗非理想CSI所导致的系统性能损失,但其只考虑其中一种或两种信道误差的... 详细信息

在下行多用户多入多出(MU-MIMO)系统中,基站(BS)所获得的非理想信道状态信息(CSI)会导致频分双工(FDD)系统预编码性能变差.现有的MU-MIMO鲁棒预编码算法虽然可以对抗非理想CSI所导致的系统性能损失,但其只考虑其中一种或两种信道误差的鲁棒性,因此系统性能提升有限.本文通过建立包含信道估计误差、量化误差和延时误差的联合信道误差模型,推导出具有集中式特性的基于最小均方误差(MMSE)的鲁棒波束成形矩阵的闭式解;随后将这种信道条件应用到分布式通信系统,并推导出具有分布式特性的基于信号泄露的MMSE的鲁棒波束成形矩阵的闭式解.数值分析表明,本文所提的集中式和分布式MU-MIMO波束成形算法,与只考虑量化误差的鲁棒MMSE算法相比,具有更优的系统和速率与误码率,补偿了上述三种信道误差所导致的预编码性能损失.

关键词：多用户多入多出信道状态信息频分双工信道误差波束成形最小均方误差

基于DBF的星—地异构共存认知MIMO系统的干扰减缓

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通信学报 2014年第10期35卷 42-49页

作者：廖勇王韬陈欢周昕李瑜锋重庆大学飞行器测控与通信教育部重点实验室重庆400044 中国空间技术研究院西安分院陕西西安710000

针对星—地网络和地面无线网络共存现象逐渐增多和共存干扰日益严重的问题,分析了一种地球同步轨道(GEO,geosynchronous earth orbit)星—地网络和地面4G移动通信网络异构共存的典型场景,提出了一种地面次用户卫星地面站对地面主用户多... 详细信息

针对星—地网络和地面无线网络共存现象逐渐增多和共存干扰日益严重的问题,分析了一种地球同步轨道(GEO,geosynchronous earth orbit)星—地网络和地面4G移动通信网络异构共存的典型场景,提出了一种地面次用户卫星地面站对地面主用户多入多出(MIMO,multiple input multiple output)4G基站干扰的异构多用户认知系统模型,并推导了其通用信号处理过程。同时,在4G基站系统内采用数字波束形成(DBF,digital beam forming)技术最小化多天线多用户的认知干扰,设计了一种基于固定方位干扰的最优波束权重(OBW-FAI,optimal beam weight based on fixed azimuth interference)抗干扰算法,权重向量只与干扰源方位有关,不需要实时和重复计算,计算量小。最后,数值仿真结果验证了所提系统和算法可以一定程度地改善星—地网络和地面无线网络异构共存的干扰。

关键词：星-地异构共存认知网络多用户多入多出数字波束形成干扰减缓

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LTE中继系统多用户MIMO检测技术研究

LTE中继系统多用户MIMO检测技术研究

作者：朱春燕河北大学

学位级别：硕士

作为LTE系统关键技术之一的中继（Relay）技术是在现有站点的基础之上增加中继节点（RN），源节点的数据可以通过中继节点传递给目的节点，从而达到提高传输速率、扩大小区的覆盖范围和系统容量的目的。为了更加有效地提高数据传输速率... 详细信息

作为LTE系统关键技术之一的中继（Relay）技术是在现有站点的基础之上增加中继节点（RN），源节点的数据可以通过中继节点传递给目的节点，从而达到提高传输速率、扩大小区的覆盖范围和系统容量的目的。为了更加有效地提高数据传输速率以及系统容量，中继技术将与多种技术，尤其是多入多出（MIMO）技术进行融合。对于终端设备而言，受技术和硬件的制约，不可能安装过多的天线，需要多个用户终端协作通信，共同组建一个虚拟的MIMO系统，即MU-MIMO系统。近几年来，多用户检测算法是业界研究的重点，本文研究的是LTE中继系统中的多用户检测算法。首先分析LTE中继系统架构的演进过程。分析不同发展阶段LTE中继的架构，指出LTE中继系统存在的问题，并预测LTE中继发展趋势。然后对主要的传统检测算法在MU-MIMO系统中的性能进行了仿真分析。与迫零（ZF）算法、最小均方误差（MMSE）算法以及排序串行干扰消除（OSIC）算法相比，ML-OSIC算法在性能方面存在优势，但是与最优检测算法相比仍然存在差距。最后将可以改善信道正交性的格规约（LLL）技术应用于ML-OSIC检测算法中，提出ML-LLL-OSIC算法，通过MATLAB仿真分析得出结论：在信噪比较高时，与ML-OSIC算法性能相比，ML-LLL-OSIC算法的检测性能显著提高;但是低信噪比情况下ML-LLL-OSIC算法的检测性能并不理想。针对低信噪比情况，本文进一步对ML-LLL-OSIC算法进行改进，改进后的算法结合了ML-OSIC和ML-LLL-OSIC两种算法的优点，对高低信噪比都适用。

关键词：中继系统多用户多入多出信号检测格规约排序最大似然

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区别归一化匹配信道矩阵的有限反馈方案

北京邮电大学学报 2011年第1期34卷 107-110页

作者：房亮杨茂繁龚萍吴伟陵北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876

针对下行多用户多入多出系统,提出了一种基于区别归一化匹配信道矩阵的有限反馈方案.该方案通过对匹配信道矩阵元素有区别归一化,避免了基于F范数归一化方案中矩阵元素的取值范围随发端天线数的增加而逐渐收敛于0,保证了均匀量化在不同... 详细信息

针对下行多用户多入多出系统,提出了一种基于区别归一化匹配信道矩阵的有限反馈方案.该方案通过对匹配信道矩阵元素有区别归一化,避免了基于F范数归一化方案中矩阵元素的取值范围随发端天线数的增加而逐渐收敛于0,保证了均匀量化在不同发端天线数情况下的量化精度.仿真结果表明,相比于传统基于F范数的归一化方案,该方案能有效降低量化均方误差,提高预编码的可靠性.

关键词：有限反馈码本匹配信道多用户多入多出

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一种改进的PU^2RC多模传输方法

数据采集与处理 2012年第2期27卷 162-167页

作者：徐飞邱玲中国科学技术大学电子工程与信息科学系合肥230027

在有限反馈的下行多用户多入多出(Multiuser multiple-input multiple-output,MU-MIMO)系统中,系统的和容量随着信噪比的升高而干扰受限。本文针对这个问题提出了一种改进的每用户归一化波束成形与速率控制(Per-user unitary beamformin... 详细信息

在有限反馈的下行多用户多入多出(Multiuser multiple-input multiple-output,MU-MIMO)系统中,系统的和容量随着信噪比的升高而干扰受限。本文针对这个问题提出了一种改进的每用户归一化波束成形与速率控制(Per-user unitary beamforming and rate control,PU2RC)多模传输方案,通过增加信道量化质量指示的反馈,为基站进行用户选择提供了更有效的信息以实现多模传输。仿真结果表明,在实际系统中激活用户数比较少时,该方案能够通过动态改变同时服务的用户数,从而最大化系统的和容量。在同等反馈量的情况下,与传统的PU2RC相比,提高了系统的和容量,为下行MU-MIMO系统的应用提供了更好的参考。

关键词：多用户多入多出有限反馈多模传输波束成形

基于802.11ac WLAN系统的比例公平调度算法研究

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基于802.11ac WLAN系统的比例公平调度算法研究

作者：王志敏西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着当今多媒体业务的爆炸式增长和人们对高速率传输网络的迫切需求,无线局域网得到迅速发展与普及。无线局域网协议802.11ac中,MU-MIMO(Multi-Users Multiple-Input Multiple-Output)传输可以大幅提高数据传输率速率,但是考虑到有限的... 详细信息

随着当今多媒体业务的爆炸式增长和人们对高速率传输网络的迫切需求,无线局域网得到迅速发展与普及。无线局域网协议802.11ac中,MU-MIMO(Multi-Users Multiple-Input Multiple-Output)传输可以大幅提高数据传输率速率,但是考虑到有限的无线资源与多媒体业务不断提高的服务质量要求之间的矛盾,如何在资源调度时平衡公平性和系统性能成为当今的研究热点问题之一。现有资源调度算法大多强调对无线资源的最佳利用,而忽视了用户服务质量和公平性,或者仅考虑分配的公平性和系统性能而没有考虑到用户实际业务的服务质量需求。针对上述问题,本文首次在MU-MIMO的流分配中同时考虑了用户服务质量、比例公平以及系统性能三个因素并提出了一种新的资源调度算法。本文所提算法不仅能为不同的业务提供相应的服务质量保证,而且可以有效提高资源调度的比例公平性而不会使系统的性能受到太大的影响。该算法在交叉熵算法的基础上引入松弛因子、剩余因子以及用户权值三个参数,在不同资源状态下,通过在迭代过程中实时调整以上三个参数的值来得到满足不同目标的资源调度结果。在无线资源不足的情况下,该算法的优化目标为使各用户所分资源达到其服务质量的相同比值,此时公平性是主要目标,提高系统性能是次要目标;而在资源充足的情况下,优化目标则变为在保证用户服务质量的前提下尽可能提高系统性能,此时提高系统性能是主要目标,用户间资源调度的公平性是次要目标。为了验证算法的有效性,本文将所提算法分别应用于确定性链路速率条件下单基站系统和多基站网络两种模型,仿真结果表明,该改进算法能实现用户间资源调度的公平性和系统吞吐量最大的良好折中。此外,本文针对时变链路速率网络,通过在已有的多基站协作的全局比例公平调度算法中引入松弛因子、剩余因子以及用户权值三个参数,并根据服务质量需要来实时调节资源的调度,从而实现用户时间平均吞吐量的比例公平。仿真表明,该改进算法能够得到满足比例公平的调度结果。

关键词：多用户多入多出服务质量交叉熵算法比例公平资源分配

基于模代数预编码的室内可见光通信系统性能研究

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基于模代数预编码的室内可见光通信系统性能研究

作者：马宁宁南京邮电大学

学位级别：硕士

可见光通信(VLC)是一项基于白光LED,能够在满足照明的同时实现高速数据传输的新型通信技术。该技术被认为具有广泛的发展前景,但仍然存在一些局限性,其中最主要的挑战来自于LED有限的带宽,它限制了数据的传输速率。多用户MIMO(MU-MIMO)... 详细信息

可见光通信(VLC)是一项基于白光LED,能够在满足照明的同时实现高速数据传输的新型通信技术。该技术被认为具有广泛的发展前景,但仍然存在一些局限性,其中最主要的挑战来自于LED有限的带宽,它限制了数据的传输速率。多用户MIMO(MU-MIMO)室内VLC系统的提出可以有效解决这个问题,但多用户干扰(MUI)又成了一个新的挑战。预编码技术可以在发送端完全消除MUI,目前应用于MU-MIMO室内VLC系统的预编码算法为块对角化(BD)预编码。尽管BD预编码算法可以消除MUI,但其简单的线性操作和矩阵的奇异值分解,会使得属于同一用户终端的光接收机之间性能差异较大。模代数预编码(THP)是一种典型的非线性预编码,它被广泛认为更适合应用于MIMO系统。本文提出了一种基于THP的MU-MIMO室内VLC系统,并且采用了一种改进型模代数预编码(OTHP)来改善系统性能。本文首先介绍了室内VLC系统的基本原理,并且分析了白光LED光源的调制特性及光学特性。其次,分别介绍了BD、THP和OTHP三种预编码算法的基本原理,并且分析了预编码技术应用于VLC系统的局限性,即信道矩阵的相关性。针对信道矩阵的相关性,本文给出了解决方案:同一用户终端的两个光接收机分别采用不同的视场角(FOV)。本文着重仿真分析了基于BD、THP和OTHP三种预编码算法的MU-MIMO室内VLC系统的误码性能,结果表明:采用OTHP算法的通信系统误码性能最优。最后,为了进一步降低信道矩阵的相关性,并且使光接收机模型更符合实际应用,本文采用了两种倾斜式光接收机,一种是单边倾斜式光接收机,另一种是双边倾斜且具有不同FOV的光接收机。本文在分别采用上述两种光接收机模型的前提下,仿真分析了基于OTHP算法的MU-MIMO室内VLC系统的误码性能,并且研究了用户终端的移动性对该系统误码性能的影响。

关键词：白光LED 可见光通信多用户多入多出模代数预编码

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MU-MIMO系统中的天线选择算法研究

MU-MIMO系统中的天线选择算法研究

作者：王欣恺华中科技大学

学位级别：硕士

作为能够有效提高无线通信传输效率的技术之一,多用户多入多出(MU-MIMO)技术通过在空间中构建多条独立衰落的传输信道,有潜力大幅提升Wi-Fi系统的信道容量。影响MU-MIMO传输最终性能的一个重要指标是信道矩阵的条件数:条件数越小,表明... 详细信息

作为能够有效提高无线通信传输效率的技术之一,多用户多入多出(MU-MIMO)技术通过在空间中构建多条独立衰落的传输信道,有潜力大幅提升Wi-Fi系统的信道容量。影响MU-MIMO传输最终性能的一个重要指标是信道矩阵的条件数:条件数越小,表明信道矢量之间的正交性越好,从而数据流之间的干扰越弱,系统的传输速率越高。然而,在实际Wi-Fi系统中,MU-MIMO传输所对应信道矩阵的条件数往往不太理想,这主要是因为随着MU-MIMO传输的总流数增加,对应信道矩阵的条件数也在近似线性地增大,而与此同时,在Wi-Fi系统中进行用户选择改善条件数的提升空间有限,因此本文采用在AP侧进行天线选择的方法来达到改善信道条件数的目标。本文对Wi-Fi系统中MU-MIMO传输的天线选择算法进行了较深入的研究,主要的工作包括:(1)针对单载波系统,从理论上分析了信道矩阵条件数对MIMO信道容量的影响,并基于最小化信道矩阵条件数的原则,设计了基于贪心策略的天线选择算法;(2)针对多载波系统,提出了近优天线选择算法。多载波(OFDM)系统中天线选择所遇到的最大问题是每个子载波所对应的最佳天线组合不尽一致,而系统最终只能选取一种天线组合,因而需要在众多组合中进行平衡。针对该问题,本文提出了接近最优的贪心式天线选择算法,即正交投影和最大算法。作为补充,介绍了幅度平均算法和时域分量最强算法,并对三者的性能进行了比较;(3)针对多个AP并行传输的多链路系统,在干扰信道场景下提出了条件数之商最小的天线选择准则,并基于该准则提出了对应的贪心式天线选择算法。仿真结果表明,在多链路系统下本文提出的天线选择算法所能实现的性能增益比单链路系统更为显著。作为比较,介绍了基于最大化信漏噪比准则的天线选择算法,该算法的性能逊色于基于条件数之商最小准则的天线选择算法,不过在复杂度方面有一定的优势。本文的研究有助于为提升下一代Wi-Fi系统中MU-MIMO传输的性能提供理论指导和算法支撑。

关键词：多用户多入多出条件数天线选择多载波系统干扰信道