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基于帧时隙的RFID系统迫零预编码防碰撞算法研究

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信息网络安全 2018年第2期 34-39页

作者：张小红张佳琦江西理工大学信息工程学院江西赣州341000

文章针对RFID系统识别标签数量大量增多时,帧时隙ALOHA算法可能出现标签识别率降低和标签"饿死"等问题,提出一种基于帧时隙的迫零预编码算法。通过预编码技术使标签在发送之前提前编码,从而减少标签在传输或接收过程中发生误码或碰撞的... 详细信息

文章针对RFID系统识别标签数量大量增多时,帧时隙ALOHA算法可能出现标签识别率降低和标签"饿死"等问题,提出一种基于帧时隙的迫零预编码算法。通过预编码技术使标签在发送之前提前编码,从而减少标签在传输或接收过程中发生误码或碰撞的情况。仿真结果表明,该算法提高了标签识别率和稳定性。当标签总数为1000时,文章算法的标签识别率为0.7左右,比ISE-BS算法提高了约83%,比DGBT算法提高了约20%,比FSA算法提高了约300%。

关键词：射频识别防碰撞帧时隙ALOHA算法迫零预编码标签识别率

大规模MIMO系统下的低复杂度迫零预编码技术

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电子测量与仪器学报 2021年第6期35卷 140-146页

作者：何怡刚程彤彤 Farhan Ali 黄源隋永波宁暑光合肥工业大学电气与自动化工程学院

针对大规模天线技术导致传统迫零(zero-forcing, ZF)预编码复杂度上升的问题,提出了一种低复杂度预编码技术。首先利用对称超松弛迭代(semi-iteration symmetric successive overrelaxation method, SSOR)技术优化信道矩阵求逆复杂度的... 详细信息

针对大规模天线技术导致传统迫零(zero-forcing, ZF)预编码复杂度上升的问题,提出了一种低复杂度预编码技术。首先利用对称超松弛迭代(semi-iteration symmetric successive overrelaxation method, SSOR)技术优化信道矩阵求逆复杂度的问题;然后利用切比雪夫半迭代法(semi-iteration, SI)加速SSOR迭代(semi-iteration symmetric successive overrelaxation method, SI-SSOR)的收敛速度,使得ZF预编码可以快速的收敛。实验结果表明,SI-SSOR预编码在误码率和传输速率上都有非常好的性能。切比雪夫半迭代法加速的SSOR预编码技术通过2次迭代就可以近似达到传统ZF预编码性能的95%以上,同时利用相对于迫零预编码更少的计算资源,因此,SI-SSOR预编码技术可以作为无线通信抑制干扰的重要手段。

关键词：大规模MIMO 迫零预编码 SI-SSOR预编码低运算复杂度

大规模MIMO系统中基于迫零预编码的能效优化算法

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计算机工程 2018年第7期44卷 121-125,130页

作者：李民政李艳峰桂林电子科技大学计算机与信息安全学院广西桂林541004 广西信息科学实验中心广西桂林541004 广西可信软件重点实验室广西桂林541004

在大规模多输入多输出无线通信系统中,为提高能效的利用率,提出一种用于优化下行链路能效的功率分配算法。基于迫零预编码思想推导出速率与用户总功率的解析式。在满足用户最小数据速率要求和基站天线最大发射功率约束的条件下,建立能... 详细信息

在大规模多输入多输出无线通信系统中,为提高能效的利用率,提出一种用于优化下行链路能效的功率分配算法。基于迫零预编码思想推导出速率与用户总功率的解析式。在满足用户最小数据速率要求和基站天线最大发射功率约束的条件下,建立能效优化模型,该模型同时考虑大尺度衰落和阴影衰落的实际功耗。通过对分式规划问题性质的探讨,将原始的约束非凸分式最优化问题转换成减式形式,进而利用拉格朗日定理给出低复杂度的功率分配方案。仿真结果表明,与基于标准干扰函数的算法相比,该算法的系统能效提高明显。

关键词：大规模多输入多输出天线系统下行链路能效资源分配迫零预编码

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协同多点传输中迫零预编码和天线选择技术

中国科学：信息科学 2013年第6期43卷 798-809页

作者：孟超梁天李欣蒋雁翔衡伟东南大学移动通信国家重点实验室南京210096

MIMO无线传输技术极大地提高了系统的容量.在实际通信系统中,整个网络是一个干扰受限的系统,小区间干扰对MIMO系统传输的影响是显著的,每个相邻小区的基站天线都可以看成一个干扰源.由于基站端数据处理能力的提升和回程容量的增加,多个... 详细信息

MIMO无线传输技术极大地提高了系统的容量.在实际通信系统中,整个网络是一个干扰受限的系统,小区间干扰对MIMO系统传输的影响是显著的,每个相邻小区的基站天线都可以看成一个干扰源.由于基站端数据处理能力的提升和回程容量的增加,多个小区协同多点传输技术引起了人们的广泛关注.目前的大部分工作都是集中于研究系统的容量(吞吐量),而在实际系统中,每个用户的接收等效信噪比(即公平性)对系统的性能如误帧率等有重要的影响.对于每个用户为单天线的情形,研究了总功率受限和每天线功率受限下采用迫零预编码的系统容量和公平性.对两种功率约束条件下的公平性进行了分析,得到了公平性算法的闭式表达式.当每个用户为多天线的情形,为了降低计算的复杂度,引入了信道范数最大的接收天线选择算法,把每个用户为多天线的情形转化成等效的每个用户单天线情形,推导的每用户为单天线的公平性算法仍然适用.仿真结果显示,采用迫零预编码的多小区协作可以使系统性能显著提升.在相同的迫零预编码下,不同的功率分配策略对系统的容量和公平性有显著的影响.和用户为单天线相比,采用天线选择算法可以提升系统的容量和公平性.考虑了用户公平性时的吞吐量和最大系统吞吐量之间的折中关系,并给出了仿真结果.

关键词：干扰受限协同多点传输迫零预编码公平性功率分配天线选择

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基于大规模MIMO迫零预编码算法的研究

基于大规模MIMO迫零预编码算法的研究

作者：郝欣宇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

大规模MIMO技术是一种新兴的无线通信关键技术,其主要原理是通过在基站侧部署数以百计的天线阵列同时为用户进行服务。在不增加系统额外带宽的条件下,该技术可以显著增加系统容量和提升信道的可靠性,但随着基站天线和用户数量的增加,用... 详细信息

大规模MIMO技术是一种新兴的无线通信关键技术,其主要原理是通过在基站侧部署数以百计的天线阵列同时为用户进行服务。在不增加系统额外带宽的条件下,该技术可以显著增加系统容量和提升信道的可靠性,但随着基站天线和用户数量的增加,用户间干扰问题变得越来越严重。在系统下行链路信道中,发射端采用预编码技术不仅能有效地降低用户间干扰和提高系统的频谱效率,而且还能降低用户端接收机的复杂度,使用户端硬件实现更为简单。因此,预编码技术具有很高的研究意义和应用前景。首先,本文在网络拓扑情况下采用空间复用技术,可以在满足用户服务质量(Quality of Service,QoS)的前提下,提高小区能量效率。把大规模MIMO系统和异构网络相结合,由多个发射机的非相干信息波束成型合成为用户所接收的信息。在满足用户QoS为约束条件下,使基站发射总功率最小,从而提高能量利用率。重点改进现有正则化迫零(Regularized Zero-Forcing,RZF)预编码使之可以在大规模MIMO与微小区异构网络中有效使用并且提升系统频谱效率。其次,探讨了大规模MIMO中预编码算法的实现。针对大规模MIMO系统中预编码的实现复杂度随着系统维数变大而增加的问题,提出一种基于截断多项式展开的预编码算法。通过仿真表明算法与传统的RZF预编码相比具有复杂度低的特点。同时基于系统的频谱效率和预编码复杂度,推导出实现算法的最优预编码矩阵。最后,在大规模多小区MIMO系统下,证明导频污染的产生是由大尺度衰落系数决定的,在此基础上采用基站协作方式估计大尺度衰落系数,计算出大尺度衰落预编码。通过仿真证明该预编码算法有利于减少导频污染的影响,提高系统频谱效率。

关键词：大规模MIMO 迫零预编码异构网络复杂度导频污染

基于人工蜂群算法的去蜂窝大规模MIMO系统AP选择技术

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重庆邮电大学学报(自然科学版) 2024年

作者：袁红邢智童程祖钊夏士超重庆邮电大学软件工程学院重庆邮电大学通信与信息工程学院

去蜂窝大规模多输入多输出（multiple input multiple output，MIMO）系统将大量的接入点（access point，AP）分散地部署在特定区域内，每个AP为该区域内的相关用户提供服务。因此，AP选择对去蜂窝大规模MIMO系统十分重要。该文结合迫... 详细信息

去蜂窝大规模多输入多输出（multiple input multiple output，MIMO）系统将大量的接入点（access point，AP）分散地部署在特定区域内，每个AP为该区域内的相关用户提供服务。因此，AP选择对去蜂窝大规模MIMO系统十分重要。该文结合迫零(zero forcing，ZF)预编码技术和人工蜂群算法，探索了针对去蜂窝大规模MIMO用户端的AP选择算法。基于各个用户所需接收的信号，采用ZF预编码算法，使得所有AP都参与预编码，从而获得预编码信号；针对每个用户，利用人工蜂群算法，在优化目标为最大化用户的信道容量的前提下，求解相应的AP选择方案。仿真结果表明，相比于不进行AP选择的情况，提出的去蜂窝大规模MIMO的AP选择方案在信道容量性能方面表现更优。当用户数量为5、信噪比（signal to noise ratio，SNR）为40 dB、AP数量为40时，使用提出的AP选择算法对应的信道容量大约为14.8 bit/(s·Hz)，与不进行AP选择的算法相比，信道容量大约高5 bit/(s·Hz)。

关键词：去蜂窝大规模多输入多输出接入点选择迫零预编码人工蜂群算法

Cell-Free大规模MIMO下行预编码及功率分配研究

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Cell-Free大规模MIMO下行预编码及功率分配研究

作者：李国宏华南理工大学

学位级别：硕士

第五代移动通信网络(fifth generation mobile network,5G)在我国已经大规模部署,越来越多的用户用上了高数据率、低延时的5G移动网络。后5G和6G的相关研究也提上了日程,无小区(Cell-free)大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple O... 详细信息

第五代移动通信网络(fifth generation mobile network,5G)在我国已经大规模部署,越来越多的用户用上了高数据率、低延时的5G移动网络。后5G和6G的相关研究也提上了日程,无小区(Cell-free)大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)被认为是一项有前景的技术。Cell-free大规模MIMO突破了传统的蜂窝架构,由以小区为中心转变为以用户为中心,网络不再有小区边界,通过接入点之间的相互协作处理,可以显著消除原有的小区间干扰和降低路径损耗,提升系统性能。本文的研究主要集中在该系统的下行预编码和功率分配相关技术。本文首先介绍Cell-free大规模MIMO系统研究进展及其相关理论,以及速率分离多址(Rate-splitting Multiple Access,RSMA)接入技术的原理,并比较了RSMA与空分多址(Space-Division Multiple Access,SDMA)、非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)等接入技术的差异及优势。在此基础上,本文分别研究了无线带(radio stripes)在SDMA和RSMA接入方式下的下行预编码及功率分配,主要贡献如下:第一,针对实际系统部署在无线带配置方案,受限于回传链路有限,完全集中式处理的回传数据会产生误差的情况下,提出一种分布式联合迫零的下行预编码及功率分配方案。同时受完全分布式的正则化迫零预编码的启发,给出一种实用的正则化因子设计方案。仿真表明,两种预编码方案在无导频污染的情况下相较于共轭波束赋形预编码,性能上有不同程度的提升,但还是要逊于回传链路容量无限大情况下的完全集中迫零预编码方案。在有导频污染的情况下,分布式联合迫零预编码出现性能下降甚至逊于共轭波束赋形预编码。第二,本文讨论了大规模用户接入场景下利用RSMA接入时的系统设计,提出了Cell-Free大规模MIMO系统在RSMA接入下采用信道估计的满秩矩阵的加权线性组合进行下行低复杂度公有和私有信息的预编码方案。同时还提出一种基于加权最小均方误差和交替方向乘子法结合的下行最大化系统吞吐量的功率分配方法来代替连续凸逼近算法。仿真表明RSMA接入在特定的接入点和用户分布下相较于SDMA接入能减轻导频污染的影响,并且所提算法相较于连续凸逼近算法大幅减少运算时长的同时只减少较少的性能。最后总结全文,并指出本文的不足和未来有待解决的问题和研究方向。

关键词：大规模天线阵列无小区迫零预编码速率分离多址

基于子带预编码的多点协作OFDM系统定时对齐

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清华大学学报（自然科学版） 2012年第11期52卷 1545-1549页

作者：张秀军夏亮赵熠飞周世东清华大学微波与数字通信技术国家重点实验室清华信息科学与技术国家实验室信息技术研究院电子工程系北京100084 华为技术有限公司北京100095

在正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的多点协作(coordinated multi-point,CoMP)系统中,以子带为单位进行信道状态信息的反馈和预编码处理,可以有效降低反馈开销。但当参与协作的不同基站到达用户存在传... 详细信息

在正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的多点协作(coordinated multi-point,CoMP)系统中,以子带为单位进行信道状态信息的反馈和预编码处理,可以有效降低反馈开销。但当参与协作的不同基站到达用户存在传输时延差时,会导致用户经历的等效信道多径时延扩大,增大子带内信道的起伏,进一步增大逐子带信道反馈的误差。该文分析了基站传输时延差对信道反馈误差的影响,提出了基于传输时延差长期统计值反馈的频域相位旋转法进行定时对齐,来改善传输时延差对逐子带处理OFDM-CoMP系统性能的影响。仿真结果表明:该方法只需增加较少的运算量及反馈信息即可获得明显的系统和速率增益,适用于实际OFDM-CoMP系统。

关键词：多点协作下行用户调度迫零预编码多用户多输入多输出系统

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大规模MIMO下最优预编码选择策略研究

电视技术 2016年第5期40卷 40-47页

作者：王春燕王军选孙有铭西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710061 解放军理工大学通信工程学院江苏南京210007

大规模多入多出(Massive MIMO)系统中,随着天线数的增加,线性预编码算法的性能逐渐趋于最优,选择合适的线性预编码对系统性能具有重要的意义。针对发射端信道状态信息(Channel State Information at Transmitter,CSIT)不完美的Massive M... 详细信息

大规模多入多出(Massive MIMO)系统中,随着天线数的增加,线性预编码算法的性能逐渐趋于最优,选择合适的线性预编码对系统性能具有重要的意义。针对发射端信道状态信息(Channel State Information at Transmitter,CSIT)不完美的Massive MIMO系统,推导出了迫零(Zero-Forcing,ZF)和最大比传输(Maximum Ratio Transmission,MRT)这两种常见预编码方案在向量归一化方式下的下行可达和速率下界,并给出了证明。随后对两种下界进行了分析,提出了一个关于系统用户数的阈值,当系统用户数和阈值的大小关系不同时,两种预编码性能的优劣关系也不相同。根据分析结果,文章进一步提出了一种以系统中用户数为参量的预编码选择策略,可以保证不论用户数如何变化,系统都能选择出更优的那一个预编码算法来对信号进行预处理。分析的有效性和方案的可靠性通过仿真得到了验证。

关键词：大规模多入多出预编码迫零预编码最大比传输预编码向量归一化