下行链路多用户MIMO线性收发机设计

针对多用户多天线(MIMO)下行链路系统中的信干噪比(SINR)平衡问题和功率最小化问题,本文基于上下行链路对偶性提出一种新的收发机设计策略.该策略通过首先优化功率和接收滤波器、然后优化预编码器的交互迭代方式,避开传统算法中的复杂特征向量问题,从而极大的降低算法复杂度.仿真结果显示,本文算法具备更好的收敛性,相同性能下所需的计算精度远小于传统算法.     

多用户MIMO下行链路线性收发机设计

该文提出一种以最小化系统总均方误差(Sum MSE)为准则,迭代设计线性收发机的方案。该方案通过对接收机的改进设计,能够有效地避免传统MMSE设计过程中出现的拉格朗日乘子不易计算的缺点,大大降低设计复杂度。由于拉格朗日乘子有解析解,发射预编码矩阵也有闭式解,并且可以通过定点迭代算法有效解出。收端的接收机也不用基站下发,只要各自采用MMSE均衡即可。仿真结果证明该方法的有效性。     

一种下行多用户MIMO系统中的鲁棒波束形成算法

提出了一种下行多用户MIMO系统中的鲁棒性线性处理算法.该算法利用了信道均值和天线相关矩阵等信道统计信息,在总发射功率不大于目标值的约束条件下,能够使所有用户的均方误差(total mean square error,TMSE)在随机信道上的平均值最小.该算法不明显依赖瞬时信道信息(channel state information,CSI),当信道估计得到的CSI不准确时,它能够有效降低由CSI偏差带来的性能损失.仿真结果表明提出的算法能够有效地降低由于不准确CSI带来的误码率和平均MSE的损失.     

基于位置-信道状态信息数据库的多用户MIMO下行调度算法

对于多用户多输入多输出系统,下行调度需要移动终端反馈大量的信道状态信息,随着用户数的增多,所需的反馈信息也剧增。由于信道状态信息与移动终端所处的位置相关,提出了基于“位置一信道状态信息数据库”的多用户调度算法,同时分析了该调度方法所需的反馈开销。理论和仿真结果表明：提出的调度方法无需反馈开销,且可以取得与基于无误差反馈的多用户调度方法相近的吞吐量性能。     

一种新的MIMO无线通信系统链路自适应算法

提出并分析了一种适用于MIMO系统的新的链路自适应算法。通过接收端估计信噪比,并利用各种编码调制方式的特性,该算法在接收端采用递归的方法确定了每一个发射端子信道所采用的编码调制方式,使反向链路仅传输少量的控制信息,实现了链路的自适应。仿真结果表明,文章所提出的算法大大提高了MIMO系统的吞吐量,且可靠性也显著增加。     

多小区MIMO系统中基于泄漏的多用户下行链路预编码新算法

针对多小区MIMO系统的多用户下行链路预编码设计是未来移动通信系统研究的重要内容之一。本文在蜂窝多小区MIMO通信环境下,基于信漏噪声比(Signal-to-Leakage-Noise Ratio,SLNR)最大准则,提出了改进的多用户下行链路线性预编码算法。通过在优化目标中考虑接收端白化滤波器的影响,该预编码算法实现了对用户间干扰和小区间干扰(OCI)的同步抑制消除;在求解预编码矩阵优化问题时,本文基于QR分解提出了一种新的低复杂度求解算法,该算法能以较低的计算复杂度实现系统性能的有效提升。仿真实验结果表明,本文的改进SLNR线性预编码算法能有效抑制小区间干扰(OCI)的影响,使多小区MIMO系统获得更高的和速率(Sum Rate)容量。      

多小区多用户TDD MIMO下行链路干扰抑制预编码算法

针对多小区多用户TDD MIMO下行链路,提出了一种基于预编码的联合干扰抑制算法。首先,利用广义MMSE信道逆的QR分解设计预编码矩阵抑制下行链路的多用户干扰(MUI)。然后,从信号能量泄露的角度设计第二个预编码矩阵抑制小区间干扰(ICI)和残留的多用户干扰。该算法能够利用TDD MIMO信道的互易性,不需要用户端的反馈。在市区微小区组成的多用户TDD MIMO系统中的仿真结果表明,该算法能有效地提高系统容量和用户端平均信干噪比(SINR)。     

多用户MIMO下行链路中线性预编码器和译码器的联合优化

文章研究多用户MIMO下行链路中线性预编码器和译码器的联合优化问题。采用的优化准则是在总发射功率约束下最小化系统的和均方误差（Sum MSE,SMSE）,提出了一种启发式的迭代算法。通过在接收端引入相同的自动增益控制因子,该算法对预编码器和译码器进行交替优化,直到SMSE达到最小值。分析和仿真结果表明：该算法具有较低的复杂度和良好的收敛特性,符号差错率也优于现有算法。     

多用户MIMO下行链路中线性预编码器/译码器设计

研究多用户MIMO下行链路中最小和均方误差意义下线性预编码器/译码器的设计问题.针对该非线性、非凸性的优化问题,传统的联合优化算法性能有限且复杂度较高.提出一种新的设计方案.该方案首先利用信道正交化技术将MIMO下行信道分解成多个并行的等效单用户MIMO信道,然后通过解这些等效MIMO信道上的单用户均方误差最小化问题来获得和均方误差最小问题的近似解.仿真结果显示,该方案的性能要优于传统的联合优化算法.     

基于人工噪声的多用户MIMO系统加密算法

当多用户MIMO系统中的用户数多于或等于发射端天线数时,现有的基于人工噪声的物理层加密算法会导致合法用户无法正常接收。为提高此时的多用户MIMO系统的安全性,该文提出一种新的基于人工噪声的多用户MIMO系统加密算法。首先,发送端对多个合法用户进行联合处理,建立多用户联合信道状态矩阵;然后,将联合信道状态矩阵进行奇异值分解,并根据最小的奇异值进行预编码,以消除人工噪声对合法用户的影响;最后,提出一种优化功率分配的方案。仿真结果表明,该算法将多用户MIMO系统的保密容量平均增加了0.1 bit/(s?Hz),从而提高多用户MIMO系统的安全性。     

基于不同信道状态信息的MIMO中继系统收发信机设计

该文研究了在中继站已知完全信道信息或统计信道信息情况下的多输入多输出(MIMO)中继系统收发信机设计的问题。中继站利用获得的信道状态信息对接收信号进行滤波转发,接收节点采用线性最小均方误差接收机(MMSE)恢复出原始信号。仿真结果表明,所提中继转发策略性能优于传统的放大转发。在高信噪比条件下,基于部分信道状态信息反馈的设计方案可以获得与完全信道状态信息反馈接近的性能。     

非精确信道状态信息下MIMO系统中的干扰删除

复杂的多天线环境中,未知的干扰和噪声无处不在,这些因素不但引起了多输入多输出(MIMO)系统信号检测的偏差,还加大了获取精确信道状态信息(CSI)的难度。因此,为了删除MIMO系统中的未知干扰,该文建立了非精确CSI下的系统模型,模型中的非线性函数表示MIMO系统中的干扰。基于非参数理论提出了针对这种干扰的干扰删除方法。与以往方法不同的是,模型中的干扰是完全未知的。进一步地,从理论上证明了干扰删除的有效性,即证明了估计函数的收敛性。仿真结果表明,所提出的方法能有效地删除系统中的干扰。     

Robust optimization of transmit/receive beamformer for MIMO downlink with imperfect CSI at base station

A robust scheme is proposed to jointly optimize transmit/receive beamformers for Multiple Input Multiple Output （MIMO） downlinks where the available Channel State Information （CSI） at Base Station （BS） （CSIBS） is imperfect. The criterion is to minimize the sum Mean Square Error （sum-MSE） over all users under a constraint on the total transmit power, which is a non-convex and non-linear problem. Observing from the first order optimization condition that the optimal transmit/receive beamformers are mutually dependent, the transmit/receive beamformers for each user are updated iteratively until the sum-MSE is minimized. Simulation results indicate that the proposed scheme can effectively mitigate the system performance loss induced by imperfect CSIBS.     

大规模MIMO系统中基于溢出概率的鲁棒协作波束设计

大规模多输入多输出(Massive MIMO)技术通过在基站端配置大规模天线能有效提升5G蜂窝系统容量。考虑信道估计误差对系统性能的影响,该文在多小区大规模MIMO系统中形成了用户信干噪比的非溢出概率约束下最小化系统功率的优化问题。针对非凸概率约束中下行波束难于求解的问题,该文根据矩阵迹的性质将优化问题中的非凸约束缩放,进而提出上下行对偶算法求解波束矢量。为进一步减少多小区系统中信令开销,基于大系统分析,提出了仅采用大尺度信息的分布式算法。仿真结果表明,所提的分布式算法与对偶算法相比,在保证用户信干噪比的概率约束时,降低了大规模MIMO系统中传输瞬时信道状态信息的开销,同时具有良好的鲁棒性。     

双向MIMO中继系统中一种低复杂度的联合信道估计方法

对于双向多输入多输出(MIMO)中继系统,如何在减少中继负担的情况下获得精确的信道状态信息(CSI)成为信道估计的一个难点。该文针对双向MIMO中继系统,提出一种低复杂度的联合信道估计方法。所提方法在两个用户端同时发送正交信道训练信号至中继,中继采用所设计的放大因子放大所接收的信号并转发至两个用户。每个用户对所接收的信号构造平行因子(PARAFAC)模型,并根据实际系统要求,分别设计了迭代和非迭代的两种拟合算法对PARAFAC模型进行拟合,从而联合估计出所有信道的CSI。所提信道估计方法无需在中继处进行信道估计,减轻了中继的负担。与已有信道估计方法相比,所提方法设计灵活,采用的拟合算法具有较低的复杂度,而且在使用较少信道训练信号的情况下具有较高的信道估计精度。     

Robust Transceiver Design for Multicell MIMO Downlink Systems

The robust linear transceiver design for the more general model of multicell MIMO downlink system with imperfect channel state information is discussed in this paper. Our aim is to minimize the total power of the network while the quality of service (QoS) in terms of mean-square error (MSE) for every user should be strictly guaranteed for every channel realization in the uncertain region. Unfortunately, this problem may be infeasible due to the MSE constraints. Therefore, we provide a complete analysis of this problem by dividing the solutions into two phases. In phase I, a novel approach is devised to check the feasibility of this problem by considering one alternative problem which is always feasible. This alternative problem is troublesome due to infinite nonconvex MSE constraints. To handle this, we propose an iterative algorithm that performs optimization alternatively by switching between the precoders and decoders. The two subproblems in the algorithm can be recast as semidefinite programming problems which can be efficiently solved. In phase II, one novel iterative algorithm is proposed to solve the original robust problem. Finally, simulation results show that our proposed algorithms converge rapidly and can provide guaranteed QoS for all users. Moreover, we also show that, the more antennas at the users, the more power savings it can provide.     

基于过时信道信息的多用户中继网络性能分析

该文对基于非实时信道状态信息(Channel State Information, CSI)的多用户放大转发(Amplify-and- Forward, AF)协作通信系统的性能进行分析。系统采用一点对多点的通信系统模型,中继节点根据过时的CSI选择用户。通过推导得出中断概率、信道容量和符号错误概率(Symbol Error Rate, SER)的近似表达式。理论分析适用于链路同分布或者非同分布。仿真结果验证理论的正确性,并说明了各种参数对系统性能的影响。同时指出,增加用户数并不能提高系统性能,性能的提高可以通过改变中继的位置来实现。     

多用户MIMO系统TH预编码

传统TH预编码方案将所有的均衡工作放在发射端完成,没有充分发挥MIMO技术的优势。该文提出一种针对移动端多天线的TH预编码方案,用户之间的干扰消除由发射端完成,而用户之间多个流之间的干扰消除由各个用户自行完成。通过对信道矩阵进行块下三角分解并按速率最大准则进行功率注水,所提方案比传统单天线TH预编码方案有更高的速率。