导频污染下Massive MIMO系统的信道估计与导频调度研究

发布时间：2017-10-18 16:25

  本文关键词：导频污染下Massive MIMO系统的信道估计与导频调度研究

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【摘要】：由于多输入多输出(MIMO)技术能够为无线通信系统带来容量和可靠性的显著提升,在过去二十年内,它被研究者们研究和广泛应用。但是随着移动数据业务大幅度增长、智能终端的普及和互联网的飞速发展,使得未来的移动通信要求更快的传输速度、更多的用户以及更高的可靠性,传统的MIMO已经无法满足需求。Thomas L.Marzetta在2010年提出了Massive MIMO技术,是指在基站端配备大数量的天线,这一技术能够在简单处理下便获得频谱效率和能量效率的数倍提升,与传统的MIMO相比有着明显的优势。然而,由于信道相干时间有限,相邻小区用户不得不使用非正交导频,导致导频污染问题,限制了Massive MIMO系统的性能。因此,研究有效减轻甚至消除导频污染的方法,从而实现Massive MIMO通信系统的性能的进一步提升,是十分有意义的。本文首先介绍了Massive MIMO系统的模型,说明适用于TDD双工模式的原因,分析了导频序列的选择、经典的信道估计方法以及下行传输链路,并讨论了Massive MIMO系统中可同时服务的用户数,重点研究了产生导频污染的原因以及对系统性能的影响,随后通过仿真分析各个影响性能的因素。接着本文研究了三种信道估计方法,其中Bayes信道估计方法利用了信道的统计特性如大尺度衰落、到达角信息,基于EVD的信道估计方法以及联合ILSP检测算法的EVD信道估计方法则利用了较短的导频序列和部分接收信号,接着详细给出了各个估计方法的结果,并通过仿真进行对比,结果表明这些方法都能有效减轻导频污染。最后本文分析了导频调度对估计性能的影响,从而得到导频调度的优化问题。本文通过对导频调度建模,并以最小化信道估计误差为目标,结合Bayes信道估计方法提出几种调度算法,包括穷举法、基于退化的贪婪算法、基于信道的贪婪算法以及随机选择的贪婪算法。接着在仿真中实现对比并讨论了天线数、到达角以及小区用户数对性能的影响,本文提出的调度算法被证明能有效减轻导频污染、提高信道估计准确度,最终提升通信系统的性能。
【关键词】：Massive MIMO 导频污染 信道估计 导频调度
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 主要工作及结构安排14-15
• 第2章 Massive MIMO系统15-29
• 2.1 TDD模式15
• 2.2 系统模型15-21
• 2.2.1 上行导频传输17-18
• 2.2.2 信道估计18-20
• 2.2.3 下行数据传输20-21
• 2.2.4 Massive MIMO的渐进特性21
• 2.3 可服务用户数21-22
• 2.4 导频污染问题22-24
• 2.5 仿真结果及分析24-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 导频污染下的Massive MIMO信道估计29-49
• 3.1 Bayes信道估计方法29-40
• 3.1.1 信号模型29-31
• 3.1.2 估计方法31-33
• 3.1.3 小区间复用导频33-34
• 3.1.4 到达角与协方差矩阵34-36
• 3.1.5 仿真结果与分析36-40
• 3.2 基于EVD的信道估计方法40-43
• 3.2.1 信号模型41
• 3.2.2 信道初始值的估计41-42
• 3.2.3 模糊因子的估计42-43
• 3.3 联合ILSP的EVD信道估计方法43-48
• 3.3.1 ILSP检测算法43-44
• 3.3.2 联合ILSP的估计方法44-45
• 3.3.3 仿真结果与分析45-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 Massive MIMO系统中导频调度研究49-59
• 4.1 系统模型49-50
• 4.2 调度模型50-51
• 4.3 导频调度算法51-53
• 4.3.1 穷举法51
• 4.3.2 基于退化的贪婪算法51-52
• 4.3.3 基于信道的贪婪算法52-53
• 4.3.4 随机选择的贪婪算法53
• 4.4 仿真结果与分析53-57
• 4.5 本章小结57-59
• 全文总结与展望59-60
• 本文工作总结59
• 未来工作展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王海荣;王玉辉;黄永明;杨绿溪;;大规模MIMO多小区TDD系统中的导频污染减轻方法[J];信号处理;2013年02期

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本文编号：1055971