检索结果-内蒙古大学图书馆

电子与信息学报 2023年第7期45卷 2451-2458页

作者：梁彦项彩霞李飞南京邮电大学南京210003

在假设通信收发机具有理想硬件特性的前提下,毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统的混合预编码问题已经获得了广泛的研究。然而,由通信收发机硬件非理想特性导致的残余硬件损伤在毫米波大规模MIMO系统中难以避免,并且会严重影响混合预... 详细信息

在假设通信收发机具有理想硬件特性的前提下,毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统的混合预编码问题已经获得了广泛的研究。然而,由通信收发机硬件非理想特性导致的残余硬件损伤在毫米波大规模MIMO系统中难以避免,并且会严重影响混合预编码的性能。针对这一问题,该文建立了在收发机残余硬件损伤影响下的毫米波大规模MIMO混合预编码模型,提出一种基于流形优化的混合预编码方案。首先根据收发信号之间的修正均方误差建立优化目标,进而推导出数字预编码矩阵与数字组合矩阵的闭合表达式,然后基于黎曼流形处理恒模约束问题获得模拟预编码矩阵与模拟组合矩阵,最后进行收发机交替迭代获得混合预编码的优化结果。仿真结果表明,该方案有效抑制了残余硬件损伤对毫米波大规模MIMO系统的不利影响,显著提升了系统的性能。

关键词：毫米波大规模MIMO 混合预编码残余硬件损伤流形优化

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IRS辅助大规模MIMO系统中抑制残余硬件损伤的AQBFO无源波束赋形方案

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数据采集与处理 2024年第2期39卷 433-444页

作者：彭坤梁彦李飞南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003

由通信收发机硬件非理想特性导致的残余硬件损伤在智能反射面(Intelligent reflecting surface,IRS)辅助的大规模多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)系统中难以避免,并且会严重降低上行用户的可达和速率。针对这一问题... 详细信息

由通信收发机硬件非理想特性导致的残余硬件损伤在智能反射面(Intelligent reflecting surface,IRS)辅助的大规模多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)系统中难以避免,并且会严重降低上行用户的可达和速率。针对这一问题,本文提出了一种基于自适应量子菌群觅食优化(Adaptive quantum bacterial foraging optimization,AQBFO)算法的无源波束赋形方案,用于抑制残余硬件损伤对系统性能的影响。首先,基于统计信道状态信息(Channel state information,CSI)推导出系统上行可达和速率的近似解析表达式。然后,以最大化和速率为目标,基于AQBFO算法对无源波束赋形进行优化。仿真结果验证了在IRS辅助大规模MIMO系统中,基于AQBFO算法的无源波束赋形方案能够有效抑制残余硬件损伤的影响,并显著提升系统的上行遍历和速率。

关键词：大规模多输入多输出智能反射面残余硬件损伤统计信道状态信息自适应量子菌群觅食优化

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抑制射频失真影响的毫米波大规模MIMO系统混合预编码方案研究与设计

抑制射频失真影响的毫米波大规模MIMO系统混合预编码方案研究与设...

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作者：项彩霞南京邮电大学

学位级别：硕士

随着无线终端的海量接入,无线通信技术面临着频谱资源匮乏的挑战。由于毫米波具有丰富的频谱资源,成为了当前第五代移通信技术乃至下一代通信倾向于采用的波段。毫米波的短波长特性可以大幅增加特定空间范围内能够部署的天线数目,从而... 详细信息

随着无线终端的海量接入,无线通信技术面临着频谱资源匮乏的挑战。由于毫米波具有丰富的频谱资源,成为了当前第五代移通信技术乃至下一代通信倾向于采用的波段。毫米波的短波长特性可以大幅增加特定空间范围内能够部署的天线数目,从而集成大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统,并且大规模MIMO系统还可以利用双极化天线阵列提供的较大增益补偿毫米波信道传输环境恶劣的问题。因此,将毫米波和大规模MIMO技术相结合的毫米波大规模MIMO系统就成了第五代移动通信研究的热点。为了减少传统通信收发机的成本与功耗,毫米波大规模MIMO系统采用一条射频链路连接多根天线的射频前端结构,因此面向这一新型结构的混合预编码技术得到了广泛的研究。但同时,毫米波射频器件面临着生产工艺、技术标准以及生产成本等方面的制约,导致毫米波大规模MIMO系统收发机存在着不容忽视的射频失真问题。针对这一问题,本文研究了毫米波大规模MIMO系统在发射机/接收机存在射频失真影响下的混合预编码方案,主要工作如下:首先,针对下行链路中发射端同相支路和正交支路（In-phase and Quadrature-phase,IQ）不平衡的问题,提出了一种基于广义线性实值信号模型的混合预编码方案以抑制IQ不平衡对毫米波大规模MIMO系统性能的不利影响。该方案利用复-实变换将含有共轭干扰项的接收信号模型转化为广义线性实值信号模型,基于正交匹配追踪算法,分别在复数域和实数域迭代设计模拟预编码矩阵和数字预编码矩阵。仿真结果显示,该方案可以有效提升系统的频谱利用率和误码性能。其次,针对毫米波大规模MIMO系统中收发机的残余硬件损伤对系统性能的不利影响,以最小化接收信号与发射信号之间的均方误差为优化目标,提出了一种基于流形优化的混合预编码器/组合器设计方案。首先基于优化目标分别推导出收发机数字预编码矩阵与组合矩阵的闭合表达式,然后通过在黎曼流形上处理恒模约束问题分别获得模拟预编码矩阵与组合矩阵的最优解。仿真结果表明,该方案有效抑制了残余硬件损伤对毫米波大规模MIMO系统的不利影响,显著提升了系统的性能。

关键词：毫米波大规模MIMO 混合预编码射频失真 IQ不平衡残余硬件损伤

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基于非正交多址接入的协作传输系统性能研究

基于非正交多址接入的协作传输系统性能研究

引用

作者：李倩倩河南理工大学

学位级别：硕士

非正交多址接入技术(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)不仅能够提高频谱效率,还可以满足日益增长的高速数据业务需求,成为5G通信中的一项关键技术。NOMA可分为功率域NOMA和码域NOMA。功率域NOMA允许多个用户的信号通过叠加编码在... 详细信息

非正交多址接入技术(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)不仅能够提高频谱效率,还可以满足日益增长的高速数据业务需求,成为5G通信中的一项关键技术。NOMA可分为功率域NOMA和码域NOMA。功率域NOMA允许多个用户的信号通过叠加编码在功率域中复用,可增大多用户容量,因而受到学术界与工业界的广泛关注。协作传输技术不仅可以扩大无线网的覆盖区域,还能提升通信的可靠性以及改善用户的服务质量,因此NOMA协作传输(Cooperate NOMA,C-NOMA)技术在提高系统有效性的同时,还保证了系统的可靠性,是目前的研究热点之一。目前对C-NOMA的研究大都假设硬件是理想或信道状态信息(Channel State Information,CSI)是准确的。然而,在实际系统中由于运营成本和制作工艺等限制,系统硬件设备存在相位噪声、同相与正交相位不平衡(In-phase and Quadrature-phase Imbalance,IQI)以及功率放大器非线性等因素造成的硬件损伤。虽然HIs对系统的影响可以通过一些校准和预失真算法进行补偿,但残留硬件损伤(Residual Hardware Impairments,RHIs)对系统性能还有重要影响,而且估计误差与时延等因素会导致不理想的CSI。因此,研究RHIs和非理想CSI对C-NOMA系统性能的影响具有重大的实际意义。本文研究了不同衰落信道下非理想的RHIs和非理想CSI对C-NOMA系统性能的影响,主要研究内容如下。第一,对于存在RHIs和信道估计误差(Channel Estimation Errors,CEEs)的NOMA双向中继协作(Two-way Relay C-NOMA,TWR C-NOMA)传输系统,研究了瑞利(Rayleigh)衰落信道下的系统性能,分别推导了近端用户与远端用户的中断概率的闭合表达式以及渐近中断概率的近似表达式,进而得到了系统的分集增益。仿真结果显示,RHIs或CEEs会降低系统的中断性能且导致零分集增益;随着RHIs系数以及CEEs的增大,系统的中断性能变差;与传统的正交接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术相比,采用NOMA技术时系统的中断性能较优。第二,研究了莱斯(Rician)衰落信道下的TWR C-NOMA系统性能。在系统中存在IQI与非理想串行干扰消除(Imperfect Successive Interference Cancellation,ip SIC)的情况下,推导了系统中断概率的精确表达式和渐近表达式、分集增益以及吞吐量的表达式。仿真结果显示,IQI或ipSIC对系统的中断性能有不利的影响,且会限制系统吞吐量,使系统吞吐量在高信噪比(signal-to-noise,SNR)区域趋于一个固定常数;此外,存在IQI或ipSIC的TWR C-NOMA系统在Rician衰落信道下的吞吐量优于Rayleigh衰落信道。

关键词：非正交多址接入协作传输残余硬件损伤信道估计误差同相与正交相位不平衡系统吞吐量

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