LTE-Advanced中OFDM技术的研究进展

OFDM技术以其频谱利用率高、抗多径衰落、频谱资源灵活分配等优势,成为新一代移 动通信中的关键技术。介绍了LTE-A中关键技术OFDM的发展形势,并对OFDM与其它 多址技术、MIMO技术相结合在LTE-A中的发展及其BR-OFDMA技术优化进行了分析。基于 此分析结果,提出了下一步的研究发展方向。     

基于多种调制方式的空时OFDM系统多用户检测技术

建立了基于空时分组码的多输入多输出(MIMO)-正交频分复用(OFDM)系统模型,研究 了基于最小均方误差的串行干扰消除（MMSE-SIC）多用户检测算法,通过优化排序迭代结构 ,使得接收算法具有较好的性能。仿真结果表明,该算法在误码率方面能够取得优于常规线 性MMSE算法的性能,而且得出星座图中映射点间距也影响着检测算法的性能,随着间距的缩 小,误码概率会上升。     

基于遗传算法的毫米波大规模MIMO系统混合预编码

目前混合预编码方案中,大多采取高精度的移相器作为模拟预编码的设计基础,使得系统成本增加。针对这一问题,探讨了有限精度射频前端的混合预编码设计。为了实现更高的频谱利用率,考虑到天线权值的最优组合为一NP（Non-deterministic Polynomial）问题,受机器学习启发,采用遗传算法对阵列中阵元的相位取值进行建模设计模拟预编码。通过信道矩阵与模拟预编码矩阵的乘积引入等效信道矩阵,考虑用户间干扰,以最大信干噪比准则进行数字预编码设计。仿真结果表明,该方案得到的混合预编码矩阵其系统性能可逼近全数字预编码矩阵的性能。     

基于平行因子分解的大规模MIMO盲信道估计

针对单小区大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统上行链路,提出了一种基于平行因子（Parallel Factor,PARAFAC）模型的信道估计方法。在基站端,将接收信号构造成PARAFAC模型,利用大规模MIMO系统中信道的渐近正交的性质,提出了一种基于约束二线性迭代最小二乘算法(Constrained Blinear Alternating Least Squares,CBALS),从而实现了盲信道估计。理论分析及仿真结果表明,所提方法与传统最小二乘方法相比,不仅提高了频带利用率而且具有更高的估计精度;与已有的二线性交替最小二乘方法(BALS)相比,所提算法有更快的收敛速度。     

一种多用户MIMO系统干扰对齐优化算法

干扰对齐技术可以获得干扰信道自由度的最佳值,从而有效改善系统的性能。在实际系统中干扰对齐技术通常采用迭代的方法进行预编码矩阵与干扰抑制矩阵的设计,而迭代方法都需要对发送预编码矩阵进行初始化处理。然而,目前大多数已有的研究所采用的初始化处理方法都忽略了干扰的影响。因此,在此基础上提出了一种基于新的初始化方法的优化算法,该方法在初始化预编码矩阵中既考虑了干扰信号也考虑了有用信号。首先,选取均方误差和最小化作为优化目标,然后利用正交三角（QR）分解将信道空间分为有用信号空间与干扰信号空间来进行预编码矩阵的初始化设计,经过反复迭代得到发送预编码矩阵与干扰抑制矩阵的最优解。理论分析和仿真结果表明,所提算法在收敛性、均方误差、和速率等方面都优于其他算法。     

一种MIMO中继系统的自适应自干扰消除方法

为节省频率资源,全双工中继一般采用相同的频率接收和发射信号。由于收发天线之间无法充分隔离,接收天线容易受到自身发射天线的回波干扰。针对宽带全双工多输入多输出（MIMO）中继的自干扰问题,提出了一种基于梯度下降自适应算法的自干扰消除方法。该方法利用中继反馈的已知信号进行自干扰信道估计,并产生一个对自干扰信号的估计信号,从而在接收端将干扰抑制。仿真结果表明,该方法在自适应滤波器的跟踪性能、收敛分布和不同MIMO配置下的均方误差（MSE）性能等方面均取得良好效果。     

一种基于码本轮转的有限反馈量化方法

大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）系统中随着天线数目的增加，其反馈比特数将随之大幅度增加。为此，提出了一种基于码本轮转的有限反馈量化方法。该方法中，用户在前一时刻得到最佳码字之后，在码本中选取轮转区域构成虚拟码本，判断当前时刻的信道向量，满足轮转条件的用户将虚拟码本轮转到码本起始位置，在虚拟码本中进行量化；不满足轮转条件的用户在原始码本中进行量化，选出当前时刻的最优码字。反馈比特数分析与仿真结果表明，所提方法可轮转的虚拟码本减少了量化码字的数量，从而减少了反馈比特数，是系统性能与反馈比特数的一种折中。     

一种新的基于压缩感知的毫米波信道估计算法

针对传统稀疏重构算法需要信道稀疏度先验信息、复杂度高、不利于实际应用的问题，提出了一种新的基于波束空间分解的稀疏度自适应毫米波信道估计算法。该算法利用毫米波信道稀疏性的特点对信道进行波束空间分解，构造基于码本的感知矩阵，获得l1范数约束问题模型；其次结合分段弱匹配追踪算法，采用弱阈值从感知矩阵筛选原子，再通过分组选择机制对选择的原子进行二次优化；最后根据最小二乘法估计出毫米波信道。仿真结果表明，所提算法的估计精度和复杂度在低信噪比和低训练长度情况下明显优于传统匹配追踪算法。     

用于大规模MIMO系统的改进CG检测算法

针对大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统中近似最优线性最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)算法复杂度过高问题，提出了RC-CG(Region Constellation-Conjugate Gradient)低复杂度近似最优信号检测算法。该算法首先利用共轭梯度(Conjugate Gradient,CG)迭代算法避免MMSE信号检测算法的高维度矩阵求逆，降低计算复杂度；其次引入二分查找算法对星座图进行区域分块，优化迭代初始解，使算法在保证原来检测性能的基础上加快收敛速度。仿真结果表明，该算法不仅可以达到近似MMSE算法的检测性能，而且适用于高阶调制，算法复杂度从O(K3)降低到O(K2)。     

多组多播集中式大规模MIMO系统的安全性能分析

分析了主动攻击下的多组多播集中式大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统的安全性能。基于上行导频训练估计的信道状态信息，系统采用功率限制下的共轭波束成形方案实现下行多播传输。通过分析合法用户安全速率的下界和窃听者信息速率的上界，得到了系统安全速率下界的闭合表达式。进一步，推导出基站天线数趋于无穷大情况下此安全传输系统能获取的极限安全速率。实验仿真验证了所得结果的正确性。