Energy efficient power allocation strategy for downlink MU-MIMO with massive antennas

With the increasing energy consumption, energy efficiency （EE） has been considered as an important metric for wireless communication networks as spectrum efficiency （SE）. In this paper, EE optimization problem for downlink multi-user multiple-input multiple-output （MU-MIMO） system with massive antennas is investigated. According to the convex optimization theory, there exists a unique globally optimal power allocation achieving the optimal EE, and the closed-form of the optimal EE only related to channel state information is derived analytically. Then both the approximate and accurate power allocation algorithms with different complexity are proposed to achieve the optimal EE. Simulation results show that the optimal EE obtained by the approximate algorithm coincides to that achieved by the accurate algorithm within the controllable error limitation, and these proposed algorithms perform better than the existing equal power allocation algorithm. The optimal EE and corresponding SE increase with the number of antennas at base station, which is promising for the next generation wireless communication networks.     

上行MU-MIMO系统中渐近最优的最大特征波束成型技术

该文提出了一种应用于上行MU-MIMO系统的次优传输技术：最大特征波束成型(MEBF)。该技术仅要求每个用户终端(UE)在自己的最大特征方向上传输信息,与最优的多用户迭代注水(MU-IWF)技术相比复杂度很低。通过理论分析,证明了MEBF随着UE个数的增加是渐近最优的。对于有限的UE个数,仿真结果表明,MEBF是一种接近最优的传输技术。     

大尺度衰落LTE协作通信的波束成型优化设计

大尺度衰落环境不仅具有较长的信道延时特征,而且具有明显大于LTE调制带宽的系统交换延迟。当基于相邻小区基站进行虚拟天线联合处理,并对多个接收簇进行组播协作通信时,必须考虑两类延时带来的延时误差。此时,每个接收簇由多个单天线接收节点构成,簇内节点接收相同的信息流,不同簇间信息流不同。文中研究了发射天线之间存在交换同步延迟的情况下的信道估计性能,评估了系统整体性能,并在此基础上提出了一种波束成型的优化设计方案。仿真及部分算法分析表明,新算法可通过对每个接收节点的信号与干扰加噪声比(SINR)进行优化来提升整体系统性能,可在实际大尺度LTE工作环境下获得更好的系统性能。     

基于非理想CSI的下行MU-MIMO鲁棒波束成形

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.     

一种改进的SLNR多用户MIMO预编码方法

MU-MIMO系统中,基站在相同的时间与频率资源上与多个用户进行通信,导致不同用户之间存在同信道干扰。SLNR预编码方法将联合优化的问题转化成若干个独立优化问题,在系统性能与复杂度之间取到很好的折中。提出了一种改进的SLNR预编码方法,该方法在泄漏信号的基础上,考虑干扰信号的影响,对预编码向量进行迭代优化。仿真结果表明,与SLNR方法相比,该方法在理想CSI和非理想CSI情况下都可以进一步提高系统的吞吐量。     

LTE基于码本选择预编码研究

本文研究了LTE系统中基于码本选择的预编码发送方案,对LTE基于码本选择的预编码方案进行了推导,提出了基于性干比（SINR）的码本选择算法,并对其进行了性能仿真。仿真结果表明,在4根发射天线和2根接收天线配置下,基于码本的预编码简单实用,且能够在在满足LTE性能需求的基础上大大提高系统性能。     

Novel Turbo Receiver for MU-MIMO SC-FDMA System

Single carrier-frequency-division multiple access (SC-FDMA) has been adopted as the uplink transmission standard in fourth-generation cellular networks to facilitate power efficiency transmission in mobile stations. Because multiuser multiple-input multiple-output (MU-MIMO) is a promising technology employed to fully exploit the channel capacity in mobile radio networks, this study investigates the uplink transmission of MU-MIMO SC-FDMA systems with orthogonal space-frequency block codes (SFBCs). It is preferable to minimize the length of the cyclic prefix (CP). In this study, the chained turbo equalization technique with chained turbo estimation is employed in the designed receiver. Chained turbo estimation employs a short training sequence to improve the spectrum efficiency without compromising the estimation accuracy. In this paper, we propose a novel and spectrally efficient iterative joint-channel estimation, multiuser detection, and turbo equalization for an MU-MIMO SC-FDMA system without CP-insertion and with short TR. Some simulation examples are presented for the uplink scenario to demonstrate the effectiveness of the proposed scheme.     

上行多用户MIMO系统的功率控制

多用户多输入多输出技术会带来系统干扰噪声比变大。功率控制技术可以很好地抑制小区间干扰和提高扇区吞吐量。首先介绍经典功率控制方案,在此基础上提出改进,以降低系统平均IoT值并保证5%边缘用户频谱效率。通过仿真,给出了用户功率调整参数,在系统吞吐量和小区干扰水平之间取得最佳折中。     

基于SLNR准则的MU-MIMO下行链路的预编码与用户调度

在多用户MIMO（MU-MIMO）系统的下行链路中,为了降低用户端的处理复杂度,发射端预编码的设计对多用户MIMO系统的性能非常重要,基于信漏噪比（SLNR）准则的预编码技术由于同时考虑了共信道干扰（CCI）和噪声,提高了系统的性能,但基站同时服务的用户有限,基于信漏噪比最大的用户调度能够合理地选择用户,提高了多用户分级增益,使系统获得更高的系统容量和系统性能。仿真结果表明,基于SLNR准则的多用户预编码在系统容量和误码率方面要优于单一考虑CCI的迫零预编码（ZF）和单一考虑噪声的最大化每个用户接收到信号的信噪比预编码（MRT）。在采用SLNR预编码的条件下,信漏噪比最大的用户调度系统性比轮询调度和最大信道增益调度好,并且随着待选用户数的增多,不会给系统的调度策略带来很大的影响。     

多用户MIMO系统下行传输技术研究

对下一代无线通信系统的热点研究问题即多用户多输入多输出(MIMO)系统的各种下行传输技术进行了归纳和总结。从发射和接收信号线性预处理和非线性处理的角度,深入分析了多用户MIMO系统下行传输技术中各种信号处理算法的优点和局限性,并进一步给出了未来极具潜力的研究方向,为选择合适的多用户MIMO系统下行传输技术提供了很好的参考和借鉴。     

LTE-Advanced中的下行8天线码本设计

LTE-Advanced在LTE下行MIMO4天线的基础上引入8天线的设计,预编码码本的设计是很重要的一项内容,影响到上行反馈模式和反馈开销等,因此需要针对8天线的配置优先场景,设计出性能和开销均为最优的码本。本文讨论了3GPP对8天线配置场景的优先级,分析了3种具体的码本设计方案,包括基于波束扫描的码本（GoB码本）、差分码本和自适应码本,并从性能、开销等方面比较了3种码本设计方案,最后对3GPP最终采用的8天线码本设计方案原理进行了介绍。     

大规模MU-MIMO系统归一化预编码算法

针对大规模MU-MIMO系统中预编码技术性能不佳的问题,在不完善信道状态信息(CSI)的情况下,对迫零(ZF)和最大比发射(MRT)预编码技术提出了两种归一化算法：向量归一化与矩阵归一化。首先基站通过上行导频序列估计CSI,并在下行链路中用所提的算法对预编码矩阵进行归一化处理,然后将其与发送信号以及信道进行匹配。仿真结果表明,在高信噪比时,ZF预编码使用向量归一化算法实现了更好的系统性能;而在低信噪比时,MRT预编码使用矩阵归一化算法使系统性能得到了良好改善。     

一种适用于MU-MIMO SC-FDMA系统的块级空时分组码

该文提出一种适用于MU-MIMO单载波频分多址接入系统的块级空时分组码。利用这种码的代数性质和一个特殊置换矩阵,在线性最小均方误差准则下,导出了低复杂度多用户检测算法。通过仿真,给出了平均比特差错概率性能。与空频分组码相比,当SC-FDMA系统采用分布式子载波映射,块级空时分组码的性能具有优势,并且两者的计算复杂度相当。     

SC-CP的迫零均衡和最小均方误差均衡性能比较

简要介绍了基于循环前缀的单载波调制,通过仿真比较了在基于循环前缀的单载波调制下迫零均衡和最小均方误差均衡的性能。结果表明在非理想信道及存在噪声的情况下,最小均方误差均衡的性能优于迫零均衡的性能。     

一种联合迫零和独立信道预编码OFDM系统

提出了一种联合迫零和独立信道预编码OFDM系统。该系统用发送端迫零顸编码和哈达玛矩阵预编码对发送数据进行联合预处理,简化了接收端,提高了系统的分集增益,仿真结果表明该方法提高了系统的误码率性能。     

宽带波束形成技术的研究

在很多情况下,要求基阵能够不失真地接收宽带信号,因此要求波束形成器的波束图具有与频率无关的特性。深入研究了利用自适应方法设计具有特定频率响应的FIR滤波器用于进行时域宽带波束形成的应用,给出了仿真结果,验证了算法的有效性。采用FPGA或DSP实现带通滤波器是一项成熟的技术,所以通过设计特定频率响应的FIR滤波器来实现宽带波束形成技术在工程上是可实现的。     

一种LTE上行多用户MIMO信道估计算法

LTE系统支持上行多用户MIMO,采用多用户MIMO时不同用户的参考信号资源映射位置完全重叠,这给信号估计带来一定的困难。针对上述场景利用Zadoff-Chu序列的性质提出了一种多用户MIMO场景下基于DFT的信道估计算法。该算法能够有效地区分不同用户的参考信号并通过去噪声、减小边缘效应等手段使得信道估计有较好的效果,提升了用户的检测性能。     

多入多出正交频分复用多播波束成形优化

为保证多播服务质量(QoS)要求,建议一种所有组成员满足信号与干扰加噪声比(SINR)门限的功率约束下多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)波束成形优化模型,提出在最大化多播MIMO分集策略下接收波成形算法,并得到发射波成形和接收波成形矢量及满足QoS要求所需最小发射功率。通过仿真与性能分析,证明满足最小SINR要求的波成形优化方法不仅能得到最小发射功率,同时具有改善多播用户间公平性的特性,并得到一些重要结论。     

毫米波大规模MIMO系统混合波束成形技术综述

毫米波通信和大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技术是5G的关键候选技术,在提高5G系统各项性能指标上潜力巨大。混合波束成形作为毫米波大规模MIMO系统中的关键点,能在系统性能和实现复杂度上取得较好平衡,受到业界和学术界广泛关注。首先给出了混合波束成形经典系统模型和常用信道模型,根据信道状态信息获取方式的不同,从基于理想信道条件和基于波束配对两个方面分析和归纳了现有的混合波束成形方案,最后指出了混合波束成形未来发展趋势以及尚未解决的难点。     

多用户MIMO技术及其在LTE系统中的应用

MIMO技术已成为下一代无线通信系统的关键技术之一。目前,MIMO技术的研究已经从点对点的单用户MIMO技术扩展到点对多点的多用户MIMO技术。由于多用户MIMO技术能极大提高系统吞吐量,3GPPLTE也采纳了该技术。分析并比较了ZF和PU2RC这两种多用户MIMO方案,得出LTE中多用户MIMO技术趋向于采用ZF方案的结论。仿真结果也证明了这个结论。