大规模MIMO系统传输关键技术研究进展

随着物联网的兴起和移动互联网业务种类的日渐丰富,人们对蜂窝移动通信数据传输速率以及服务质量提出了更高的要求.由于能够充分挖掘空间维的自由度,在提高频谱效率的同时获得较好的功率利用率,大规模MIMO系统引起了国内外的广泛关注.大规模MIMO系统配置的大规模天线阵列在带来性能增益的同时也带来了前所未有的挑战,如大规模天线阵列系统下传输方案的设计、急剧增加的系统硬件复杂度和计算复杂度等.首先对大规模MIMO系统下的几种传输方案,如联合空分复用(JSDM)传输方案和大规模多波束空分多址(MB-SDMA)传输方案进行了概述,简略描述了不同传输方案的原理和传输过程,进一步简要介绍了目前正在构建的大规模MIMO原型验证系统Argos和LuMaMi,并展示了不同原型验证系统的整体架构与组件.     

MIMO单载波分数阶傅里叶域均衡系统及最优阶次选择方法

单载波频域均衡（SC-FDE）技术可以有效地克服无线传输中的多径衰落,而多输入多输出（MIMO）能大大提高频谱利用率。两者的结合已成为下一代无线通信系统上行链路的传输方案。然而,当无线信道是快速时变时, MIMO SC-FDE系统的频域信道矩阵将为非对角矩阵,形成严重的频域子信道间干扰,使系统性能急剧下降。针对这一问题,本文采用在分数阶傅里叶域均衡代替传统频域均衡,提出MIMO单载波分数阶傅里叶域均衡（MIMO SC-FrFDE ）系统。通过选择合适的分数阶傅里叶变换阶次,实现分数阶傅里叶域信道矩阵的近似对角化。仿真结果表明,在快速时变信道下,本文提出的MIMO SC-FrFDE系统比传统MIMO SC-FDE具有更好的误码率性能。     

MIMO-ISAR匀加速旋转目标运动参数估计及性能分析

MIMO雷达采用ISAR技术成像时需要估计目标的运动参数,为回波数据的方位向重排与插值提供依据,以及实现距离-多普勒图像的横向定标。针对匀加速旋转目标,该文提出一种初始角速度和转动加速度联合估计方法。借助MIMO雷达多通道观测的结构优势,根据不同通道回波间相位差异,通过估计差异信号相位系数获得目标运动状态。在此基础上,分析了算法推导过程中因函数近似引起的误差,同时对算法的分辨能力给出定量评估。最后,通过仿真验证了分析推导的正确性。     

小角度扩展相关性近似算法分析

本论文提出一种在多天线MIMO信道相关性建模中小角度扩展近似理论算法,并应用于分析MIMO系统性能。分析中分别对三种不同角能量分布情况下的空间相关性研发快速近似计算法,并同时提出双模(Bi-Modal)角能量分布情况下的近似运算。通过分析这些新方法的近似效率,可以得到计算简单、复杂度低、而且符合实际的MIMO相关信道矩阵,对系统级的快速高效计算法的研究和系统级的评估以及误差分析具有重要的意义。     

MIMO链路Ad Hoc网络中线程化的拓扑未知多址接入协议

针对MIMO链路Ad Hoc网络,提出了支持MIMO的线程化拓扑未知多址接入协议(MIMO-T-TTMA).MIMO-T-TTMA将时间扩展多址接入(TSMA)协议和时分多址接入(TDMA)协议以时间交替的方式相结合,进而为网络中节点分配时隙.在MIMO-T-TTMA中,每个节点被分配了若干时隙,每个分配时隙中,节点通过交互请求发送/允许发送(RTS/CTS)分组来确定发送使用的数据流数,而当RTS/CTS交互失败或者当前时隙为未分配时隙时,节点仍依一定的概率发送一个数据流,以提高网络的吞吐量.为了评估协议的性能,推导了MIMO-T-TTMA的吞吐量.数值结果表明,与已有的协议相比,MIMO-T-TTMA在节点度较大时具有较高的吞吐量,并且,吞吐量随节点度的变化比较平稳,因此,MIMO-T-TTMA适用于拓扑常发生剧烈变化的Ad Hoc网络.     

Adaptive antennas for MIMO OFDM‐CDMA communication systems

In this paper, we propose symbol‐based receivers for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) code‐division multiple‐access (CDMA) multiple‐input‐multiple‐output (MIMO) communications in multipath fading channels. For multiuser and multipath fading environments, both intersymbol interference and multiple‐access interference must be considered. We propose narrowband and wideband antennas and Wiener code filter for MIMO OFDM‐CDMA systems. The proposed receivers are updated symbol‐by‐symbol to achieve low computational complexity. Simulation results show that the proposed Wiener code filter can improve the system performance for the proposed adaptive antennas. The wideband antenna can achieve better error‐rate performance than that of the narrowband antenna when multipath effect exists. The convergence rate of the recursive least squares antennas is faster than that of the least mean square antennas. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

降低多用户大规模MIMO-OFDM系统PAPR的加速近端梯度算法

针对多用户大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）系统存在较高峰值平均功率比（Peak-to-Average Power Ratio,PAPR）问题,在系统的下行链路中利用基站大量天线提供的冗余自由度,将OFDM调制、消除多用户之间干扰及降低PAPR联合成凸优化问题,并设计加速近端梯度算法（Accelerated Proximal Gradient Method,APGM）求解上述优化问题。仿真结果表明,所提方法显著降低了发射信号的峰均比,同时获得了较好的系统误符号率。与其他相关方法对比,APGM具有更低的计算复杂度和更快的收敛速度。     

基于Newton迭代算法的低复杂度信号检测算法

为了解决太赫兹通信系统超大规模MIMO检测计算复杂度高、收敛速度慢等问题,提出了基于Newton迭代算法的低复杂度信号检测算法.通过在Newton迭代算法中改进初始矩阵、加入步长因子,降低计算复杂度、提高收敛速度;通过加入调节因子,保证算法的稳定性、可靠性和场景适用性.仿真结果表明,相比传统算法,所提算法具有更低的计算...     

基于两步噪声学习网络的波束域毫米波大规模MIMO信道估计

针对波束域毫米波大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统,构建了一种新型两步噪声学习网络（Two-step Noise Learning Network,TNLNet）。基本原理是在接收信号反复经过卷积层和池化层提取噪声特征的基础上,利用波束域毫米波大规模MIMO信道矩阵稀疏性所引起的相邻元素相近的特点,采用下采样将信道矩阵重构成4个子矩阵,提高训练测试效率。该算法具有以比全卷积去噪近似消息传递(Fully Convolutional Denoising Approximate Message Passing,FCDAMP)算法和学习去噪的近似消息传递(Learned Denoising-based Approximate Message Passing,LDAMP)算法更低的复杂度,取得了比最小二乘算法、最小均方误差算法、FCDAMP和LDAMP更优的归一化均方误差（Normalized Mean Squared Error,NMSE）性能;与快速灵活去噪卷积神经网络(Fast and Flexible Denoising convolutional neural Network,FFDNet)相比虽然复杂度略高,但具有更优的NMSE性能,且在单一训练模型中获得了比FFDNet更宽的信噪比适用范围,增强了实用性。     

基于分数阶傅里叶变换的双基地雷达线性调频信号的参数联合估计新方法

该文提出一种双基地MIMO雷达线性调频(LFM)信号参数的联合估计新方法。在所提出的新的双基地MIMO雷达的信号模型基础上,利用分数阶傅里叶变换对线性调频(LFM)信号的能量聚集特性进行提取,根据分数阶傅里叶变换域内的峰值点对多普勒频移尺度和时延进行估计,并采用FRFT-MUSIC算法实现了线性调频(LFM)信号收发角的联合估计,实现了收发角的自动配对。仿真实验验证了算法的有效性。