收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

GSVD的分布特性及其在MIMO预编码中的应用研究

陈卓  
【摘要】:广义奇异值分解(Generalized Singular Value Decomposition,GSVD)为奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)的推广,可以同时将两个列数相同的矩阵对角化。与SVD在通信领域的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)预编码中应用广泛类似,GSVD同样被广泛地应用于MIMO预编码设计。基于GSVD设计的MIMO预编码方案有两个优点:高效简洁的GSVD构造方法使得基于GSVD设计的MIMO预编码方案拥有较低的复杂度和较高的运算效率;另一方面,由于GSVD能同时将两个信道矩阵对角化,使得基于GSVD设计的MIMO预编码方案常常能将复杂的MIMO广播信道分解为简单的平行单输入单输出(Single Input Single Output,SISO)广播信道,所以接收端能分别对各路SISO广播信道上的信号进行处理,大大降低了 MIMO广播系统的信号处理复杂度。因此,不同通信场景下的基于GSVD的预编码方案设计与性能分析是近年来备受关注的一个研究课题。本论文主要针对两用户MIMO下行链路场景,研究基于GSVD的预编码方案的设计与性能理论分析。主要工作概括如下:1)研究了任意维度的复高斯矩阵GSVD的分布特性首先,求解了任意维度的复高斯矩阵GSVD的广义奇异值分布特性,包括广义奇异值的联合概率密度函数、边缘分布函数以及极限分布函数。然后研究了复高斯矩阵右广义奇异矩阵的分布特性,求解了右广义奇异矩阵奇异值平方和的统计均值。最后,讨论了非同分布条件对广义奇异值分布特性的影响,以及GSVD能拓展到对多个(多于两个)矩阵同时进行分解的条件。本项研究工作从GSVD构造方法和结构特点出发,建立了“GSVD的分布特性与常见的Wishart矩阵的分布特性”之间的关系,并从这个新的视角,将“GSVD的分布特性问题”转化为“与常见的Wishart矩阵相关的分布特性”问题。由于这个新视角不依赖于矩阵的维度,所以解决了“任意维度”复高斯矩阵广义奇异值的分布特性问题以及GSVD的右广义奇异矩阵奇异值平方和的分布特性问题,为GSVD预编码方案性能分析,奠定了理论基础。2)研究了无安全约束条件下基于GSVD的预编码首先,针对无安全约束下的两用户MIMO下行链路,结合非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术提出了新的基于 GSVD 的预编码方案,能够提高信道利用率和用户公平性。然后,分析了提出的GSVD-NOMA预编码方案性能,包括理论分析了信道矩阵维度有限的情况下,用户的平均速率,以及信道矩阵维度无穷的情况下,用户的极限归一化信息速率,并理论证明了在基站高功率的情况下,GSVD-NOMA预编码方案的性能优于常见的正交多址(Orthogonal Multiple Access,OMA)方案的性能。最后,利用仿真实验表明了相较于QR-NOMA方案和OMA方案,本文提出的GSVD-NOMA预编码方案不论是从用户公平性还是用户和速率的角度,均明显优于上述两种预编码方案。另外,仿真实验还表明基站天线数较多时,提出的GSVD-NOMA预编码方案可以接近DPC性能上界。3)研究了安全约束条件下基于GSVD的预编码首先,针对两用户MIMO广播物理层安全场景,引入用户的共同信息和私密信息的概念,在保证信道利用率的前提下,设计了新的基于GSVD的预编码方案。现有的基于GSVD设计的预编码方案,在GSVD分解后的信道增益十分接近的SISO广播信道上只传输用户的私密信息,导致此类SISO广播信道上的用户速率极低。而本文提出的基于GSVD的预编码方案选择在此类GSVD分解后的SISO广播信道上,传输用户的共同信息,明显提升了该信道上的用户速率,从而提高了整个系统的信道利用率。然后,对提出的基于GSVD的预编码方案的性能进行了理论分析,求解了用户共同信息和私密信息的平均速率。最后,理论分析对比了基于GSVD的预编码方案与常见OMA方案的性能,证明了在高信噪比条件下,基于GSVD的预编码方案的性能优于OMA方案。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 顾浙骐;张忠培;;基于协作多点下行传输的非线性鲁棒预编码[J];电子学报;2016年12期
2 李万臣;郝欣宇;;基于异构网络的Massive MIMO RZF预编码[J];数字通信世界;2017年04期
3 许宏艳;;新时期电子通讯的预编码技术探微[J];中国高新区;2017年10期
4 丁怡宁;;5G系统中预编码技术的发展研究[J];通讯世界;2017年21期
5 董志明;;未来5G通信系统中低复杂度预编码算法研究[J];广东通信技术;2016年01期
6 穆星彤;;电子通讯的预编码技术探讨[J];信息化建设;2016年03期
7 何道刚;;通讯预编码技术在现代通信中的运用[J];数字技术与应用;2014年12期
8 杨杰;;电子通讯的预编码技术[J];山海经;2015年10期
9 刘远飞;;电子通讯的预编码技术探析[J];电子世界;2014年08期
10 陈敏;王萍;;浅谈5G通信中的预编码技术[J];科技创新与应用;2017年27期
11 顾浙骐;张忠培;;基于协作多点传输的非线性顽健预编码[J];通信学报;2015年10期
12 朱锐;赵熠飞;李云洲;王京;洪浩;;机会频谱共享下任意输入的优化预编码[J];清华大学学报(自然科学版);2013年07期
13 任品毅;杜清河;孙黎;徐大同;;分层异构无线网络中基于预编码的干扰抑制技术[J];电信科学;2013年06期
14 杨鹏;葛建华;;多输入多输出系统下低复杂度的自适应预编码方法[J];西安交通大学学报;2007年04期
15 郑义;刘芳;;无线通信中的线性预编码技术应用与研究[J];现代电子技术;2006年13期
16 黄海洋;武刚;鲁璐;李少谦;;一种基于正交空时分组码的非酉的线性预编码优化方案[J];中国科学:信息科学;2010年06期
17 赵新洋;纪晓东;张翔;;TD-HSPA+MU-MIMO系统块对角化预编码性能仿真研究[J];数据通信;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄永明;杨绿溪;;采用分组线性星座预编码OFDM的分层空时传送方式及其迭代接收[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
2 马守贵;陈明;;MIMO系统中基于离散速率集的线性预编码研究[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(下)[C];2008年
3 刘继雄;李有明;周新星;;DSL基于误差符号的自适应预编码算法[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年
4 刘伟;张春阳;邵珠雷;;相关衰落信道中星座预编码和球译码[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
5 韩玉楠;李福昌;张涛;张香云;张忠平;;Massive MIMO关键技术研究及试验[A];面向5G的LTE网络创新研讨会(2017)论文集[C];2017年
6 赵建伟;高飞飞;贾维敏;;毫米波大规模MIMO系统角度域混合预编码与信道跟踪算法[A];第十九届中国科协年会——分9“互联网+”:传统产业变革新动能论坛论文集[C];2017年
7 赵珊;程明智;舒后;;一种基于SVD分解的MIMO无线信道联合预编码算法[A];2016年全国通信软件学术会议程序册与交流文集[C];2016年
8 陈小云;酆广增;;基于特定通用空时分组码预编码的半盲直接均衡技术的研究[A];无线传感器网及网络信息处理技术——2006年通信理论与信号处理年会论文集[C];2006年
9 王亚茜;柏庆;束锋;盛卫星;王建新;;多基站多用户MIMO系统下行链路最大化信泄噪比预编码器的基于信干噪比功率的分配方案[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
10 朱胡飞;王光健;;分布式干扰对齐的预编码码本优化技术[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集(下册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈卓;GSVD的分布特性及其在MIMO预编码中的应用研究[D];中国科学技术大学;2019年
2 翟雄飞;5G毫米波大规模天线系统预编码优化算法研究[D];浙江大学;2018年
3 王丽;大规模分布式MIMO系统和速率与预编码研究[D];西安电子科技大学;2018年
4 马建鹏;基于两阶段预编码的大规模MIMO系统关键技术研究[D];西安电子科技大学;2018年
5 邵林;Massive MIMO系统下行预编码方案与性能研究[D];北京邮电大学;2018年
6 李毅;蜂窝无线通信系统干扰抑制及多天线预编码技术研究[D];西南交通大学;2018年
7 施风;移动通信中MIMO系统的线性预编码技术研究[D];东南大学;2005年
8 奚家熹;无线通信中的预编码技术[D];复旦大学;2007年
9 刘毅;MIMO信道预编码技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
10 张蕾;非线性预编码技术研究[D];浙江大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 鄢戈;基于毫米波的MIMO系统中的预编码方法研究[D];武汉工程大学;2018年
2 张一凡;微波传能的预编码技术与电磁辐射安全性研究[D];北京邮电大学;2019年
3 魏敏;大规模MIMO系统中的混合预编码技术研究[D];北京邮电大学;2019年
4 陈慧慧;多波束宽带卫星通信系统的预编码方法研究[D];南昌航空大学;2019年
5 安泽亮;多波束移动卫星通信系统预编码技术研究[D];南昌航空大学;2019年
6 武嘉煜;大规模MIMO系统中基于松弛迭代的预编码算法研究[D];安徽大学;2019年
7 谢汶奇;3D-MIMO技术在高话务场景解决多用户通信的研究[D];东北石油大学;2018年
8 张艳杰;LTE系统下行链路中MIMO预编码研究[D];吉林大学;2018年
9 安国刚;基于无监督学习的大规模MIMO预编码技术的研究[D];杭州电子科技大学;2018年
10 郑溢淳;毫米波大规模MIMO系统的混合预编码方法的研究[D];杭州电子科技大学;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978