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联合多天线选择映射的广义空间调制方案

北京邮电大学学报 2023年第5期46卷 22-27,59页

作者：冯宇李兴池吴震金小萍浙江香农通信科技有限公司丽水323050 中国计量大学浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室杭州310018

为了解决广义空间调制(GSM)系统中存在的信道间干扰和天线组合间的高相关性问题,提出了一种名为联合多天线选择进行映射的广义空间调制(JAS-GSM)方案。基于最小汉明距离最大化准则,设计了一种低复杂度的发射天线组合(TAC)优化算法,旨在... 详细信息

为了解决广义空间调制(GSM)系统中存在的信道间干扰和天线组合间的高相关性问题,提出了一种名为联合多天线选择进行映射的广义空间调制(JAS-GSM)方案。基于最小汉明距离最大化准则,设计了一种低复杂度的发射天线组合(TAC)优化算法,旨在降低天线间的相关性和计算复杂度。同时,利用优化后TAC的冗余特性,使所有TAC均参与码本映射,并基于最小欧式距离最大化准则设计了高效的联合映射码本筛选算法,以进一步提高系统的误码率性能。通过推导JAS-GSM方案的平均误码率理论边界公式,验证了仿真实验结果的准确性,并完成了辅助联合映射码本筛选算法的设计。仿真实验结果表明,与现有的天线选择方案和GSM变体调制方案相比,所提JAS-GSM方案具有更低的计算复杂度和更高的传输可靠性。

关键词：广义空间调制天线选择发射天线组合误码率

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能量收集多天线发送机的功率控制和天线选择

西安电子科技大学学报 2022年第3期49卷 83-92页

作者：宁晓晗雷维嘉重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065

针对能量收集多输入单输出无线通信系统传输过程中的速率最大化问题,提出一种基于李雅普诺夫优化框架的在线功率控制和天线选择策略。系统中源节点为能量收集设备供电的多天线节点,且天线激活后的射频电路功耗不可忽略。激活天线数越多... 详细信息

针对能量收集多输入单输出无线通信系统传输过程中的速率最大化问题,提出一种基于李雅普诺夫优化框架的在线功率控制和天线选择策略。系统中源节点为能量收集设备供电的多天线节点,且天线激活后的射频电路功耗不可忽略。激活天线数越多,发送天线阵列增益越大,但电路功耗也越大,需要在二者间进行平衡。源节点应根据可用能量和信道状态来选择合适的发送天线和传输功率。由于能量到达和信道衰落是随机过程,该速率最大化问题是一个随机优化问题。由可充电电池的电量构造能量虚队列,而速率的负值作为惩罚项,再利用李雅普诺夫优化框架将功率控制与天线选择的优化问题转换为瞬时队列漂移加惩罚函数最小化问题。每时隙遍历电池电量支持的激活天线数,并优化发送功率,选取使漂移加惩罚最小的天线数和发送功率作为最优解。仿真结果表明,相比3种对比算法,算法能够获得明显更高的传输速率。所提算法仅依据当前的信道状态和电池电量状态做出决策,且计算复杂度低,是一种实用的算法。

关键词：通信技术能量收集功率控制天线选择李雅普诺夫框架

联合天线选择与用户调度的大规模MIMO系统能效优化算法

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电波科学学报 2023年第5期38卷 853-860页

作者：张馨月杜飞范静怡耿绥燕赵雄文华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

在大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统中,合理的天线选择、用户调度以及用户功率分配方案,对提升系统能效、节省资源成本有着重要的作用.针对大规模MIMO下行链路通信场景,基于能效最大化准则,提出了一种联合... 详细信息

在大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统中,合理的天线选择、用户调度以及用户功率分配方案,对提升系统能效、节省资源成本有着重要的作用.针对大规模MIMO下行链路通信场景,基于能效最大化准则,提出了一种联合天线选择、用户调度以及功率分配的低复杂度优化算法.首先,针对天线选择和用户调度问题,结合递增递减的选择思想,以最大化系统能效为目标,对天线和用户进行双向交替搜索;其次,对于搜索过程中的用户功率分配问题,采用分式规划理论和拉格朗日对偶算法得到最优能效功率的闭式解,三个参数进行迭代优化,从而得到系统最优能效.仿真结果表明,本文所提算法不仅具有低复杂度而且具有较好性能,能够有效降低大规模MIMO系统的能耗.

关键词：大规模多输入多输出(MIMO) 能效天线选择用户调度功率分配

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面向毫米波透镜阵列的FNN天线选择算法

电讯技术 2022年第2期62卷 155-160页

作者：钱蓉蓉卢松琴任文平禄宇媛云南大学信息学院昆明650500

为了减少毫米波大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统在数据传输过程中所使用的射频链数目,解决高硬件成本和高功耗的问题,可以将透镜天线阵列作为一个实际有效的解决方案部署在毫米波MIMO系统的基站端。利用... 详细信息

为了减少毫米波大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统在数据传输过程中所使用的射频链数目,解决高硬件成本和高功耗的问题,可以将透镜天线阵列作为一个实际有效的解决方案部署在毫米波MIMO系统的基站端。利用透镜天线阵列具有基于方向的能量聚焦特性,对透镜阵列进行天线选择,并为用户分配合适的天线进行数据传输,能够在维持一定的系统性能的同时减少射频链的使用。结合机器学习在数据处理及分类方面的优势,提出了一种基于全连接神经网络(Fully Connected Neural Network,FNN)的天线选择算法。仿真结果表明,所提方案能够达到和穷搜法基本一致的系统容量,且比逻辑回归、k-近邻算法的准确率分别高了7%、2%。

关键词：毫米波通信天线选择透镜天线阵列机器学习全连接神经网络(FNN)

智能反射面辅助的毫米波通信的天线选择和波束优化

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智能反射面辅助的毫米波通信的天线选择和波束优化

作者：刘宝娟电子科技大学

学位级别：硕士

毫米波(mm Wave)通信具有大带宽、高频谱效率以及高传输速率的优势。但mm Wave的传输损耗大、波长短、频率高,需要利用大规模天线阵列来补偿高频下的传播损耗。使用大规模天线阵列可以提高系统容量,同时对抗mm Wave传输过程中的损耗,并... 详细信息

毫米波(mm Wave)通信具有大带宽、高频谱效率以及高传输速率的优势。但mm Wave的传输损耗大、波长短、频率高,需要利用大规模天线阵列来补偿高频下的传播损耗。使用大规模天线阵列可以提高系统容量,同时对抗mm Wave传输过程中的损耗,并具备更好的抗衰落性能。然而,随着发射天线数量的增加,硬件成本也会随之增加。因此,采用天线选择技术能够减少射频(RF)链的使用,降低硬件电路成本开销。因为大规模天线之间存在一定的相关性,同时使用这些天线并不会增加较多的频谱效率,而使用部分较优的天线子阵列可以在降低系统复杂度的同时损失较少的频谱效率性能。但由于只有一部分天线是有源的,天线选择不可避免的会带来一定的性能损失。可重构智能表面(RIS)是一种通过重新配置传播环境来提高无线网络频谱效率的低成本技术,利用RIS能够补偿天线选择带来的性能损失。因此本文针对RIS辅助的mm Wave通信系统进行了天线选择和波束优化的研究,既提高系统性能,又降低了硬件成本。本文在分别使用RIS辅助的MISO和MIMO场景下,重点研究了天线子集、发射端的发射波束形成以及RIS无源波束形成的联合优化,以最大限度地提高接收信噪比(SNR),旨在提高系统性能的同时降低硬件成本。然而,由于目标函数和单位模约束都是非凸的,所以该问题也是非凸的。针对该非凸问题,本文提出了基于流形优化子集优化算法(MOBSS)和基于半正定松弛的子集优化算法(SDRBSS)。由于这两种算法需要过多的信道估计的信号交换开销,本文又提出了三种低复杂度的算法,其中,基站和RIS以交替的方式独立的调整天线子集、发射波束系数和相位,直到达到收敛。仿真结果表明,与基准方案相比,本文提出的算法可以获得显著的性能提升;与MOBSS和SDRBSS的优化方案相比,低复杂度的算法可以大大降低信道估计的开销和计算复杂度;与没有RIS辅助的传统链路相比,RIS能够极大的提高接收SNR。

关键词：智能反射表面天线选择毫米波半正定松弛流形优化

一种面向透镜阵列毫米波多用户MIMO的CNN天线选择算法

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无线电工程 2023年第5期53卷 1145-1152页

作者：程文铭钱蓉蓉任文平云南大学信息学院云南昆明650500

毫米波通信中大规模多输入多输出(MIMO)系统的实现需要使用大量射频链,导致了系统硬件成本和能耗过高的问题。为了解决这一问题,考虑利用透镜天线阵列基于方向的能量聚焦特性并结合天线选择技术能够在性能损失不明显的同时有效地减少射... 详细信息

毫米波通信中大规模多输入多输出(MIMO)系统的实现需要使用大量射频链,导致了系统硬件成本和能耗过高的问题。为了解决这一问题,考虑利用透镜天线阵列基于方向的能量聚焦特性并结合天线选择技术能够在性能损失不明显的同时有效地减少射频链的使用数量。针对具有透镜天线阵列的多用户MIMO系统,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的天线选择算法,将信道状态信息和以信道容量为指标而制作的标签作为网络的输入,对神经网络进行训练,用训练好的网络模型为新的信道状态信息选择出最优的天线组合。仿真结果表明,所提方案获得的和速率性能接近全数字方案,并且所提天线选择算法的分类准确率可以达到98%左右,优于其他基于机器学习的天线选择算法。

关键词：毫米波通信大规模多输入多输出透镜天线阵列天线选择卷积神经网络

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一种改进的麻雀搜索天线选择算法

电讯技术 2023年第7期63卷 1057-1064页

作者：苏佳杨志华侯卫民河北科技大学信息科学与工程学院石家庄050018

为解决麻雀搜索算法在多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统中进行天线选择时,存在过早收敛导致系统容量非最优的问题,提出了一种改进的麻雀搜索天线选择算法。该算法首先结合0-1规划推导出信道容量函数,将其作为适... 详细信息

为解决麻雀搜索算法在多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统中进行天线选择时,存在过早收敛导致系统容量非最优的问题,提出了一种改进的麻雀搜索天线选择算法。该算法首先结合0-1规划推导出信道容量函数,将其作为适应度函数。在天线选择子集寻优过程中,通过引入自适应变异,有效增加了个体变化的多样性。最后将禁忌搜索算法融入到算法中,并加速算法收敛。仿真结果表明,改进的麻雀搜索天线选择算法能够有效降低MIMO系统进行天线选择时的运算复杂度,在保证收敛速度的同时,最终得到的系统信道容量趋近于最优算法。

关键词： MIMO系统天线选择麻雀搜索算法信道容量

基于亚模函数的可见光通信MIMO-OFDM系统天线选择算法

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电讯技术 2024年

作者：贾科军贺耀民张芳芳蔺莹薛建彬郝莉兰州理工大学计算机与通信学院西南交通大学信息科学与技术学院

在可见光通信多输入多输出系统中，针对天线选择理论建模不足和穷举算法复杂度过高的问题，提出了基于亚模函数的天线选择方案。首先，以下行链路的信道容量最大化为目标，建立了基于亚模函数的天线选择理论优化模型，并证明了目标函数... 详细信息

在可见光通信多输入多输出系统中，针对天线选择理论建模不足和穷举算法复杂度过高的问题，提出了基于亚模函数的天线选择方案。首先，以下行链路的信道容量最大化为目标，建立了基于亚模函数的天线选择理论优化模型，并证明了目标函数满足的单调亚模性。其次，又根据亚模函数的收益递减效应，设计了基于容量最大化的天线选择算法。最后，采用蒙特卡洛仿真方法，分析了非对称限幅光正交频分复用（Asymmetrically Clipped Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，ACO-OFDM）和直流偏置光OFDM（DC-biased Optical OFDM，DCO-OFDM）系统的信道容量和误码率性能。结果表明，在6选4的情况下，当信噪比为30dB时，所提算法与穷举最优算法的信道容量差异仅为0.51bit/s/Hz和1.2bit/s/Hz，复杂度则降低了约46.3%。另外，随着选择天线数的增多和调制阶数的增大，系统的误码率性能逐渐变差。

关键词：可见光通信多输入多输出天线选择亚模函数收益递减效应

大规模MIMO系统的智能天线选择与功率分配方法研究

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系统工程与电子技术 2020年第12期42卷 2669-2675页

作者：高洪元苏雨萌张世铂哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了满足大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统的数据传输需求并降低系统能耗,提出一种基于量子化学反应优化的智能天线选择与功率分配方法。根据大规模MIMO系统不同时段的用户传输需求建立智能天线选择与功率... 详细信息

为了满足大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统的数据传输需求并降低系统能耗,提出一种基于量子化学反应优化的智能天线选择与功率分配方法。根据大规模MIMO系统不同时段的用户传输需求建立智能天线选择与功率分配模型,推导出其最大能效方程。为有效求解该非线性、多约束的混合优化难题,结合量子计算和化学反应优化机制的优势设计了量子化学反应优化算法,可得到最佳的天线选择与功率分配方案。仿真结果表明,所提的智能天线选择与功率分配方法能实时满足用户的信息传输需求,显著提高系统能效。针对不同的仿真场景,所提方法与现有的智能算法与分配策略相比均可得到最高的系统能效。

关键词：大规模多输入多输出天线选择功率分配量子化学反应优化