大规模MIMO系统中基于随机几何模型的基站覆盖技术研究

发布时间：2017-10-25 21:00

  本文关键词：大规模MIMO系统中基于随机几何模型的基站覆盖技术研究

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【摘要】：近些年来,随着智能设备的普及,移动用户对数据业务的需求爆炸式增加。为了用户满足日益增长的需求,人们开始研究更快速、更高效的下一代移动通信系统,又名第五代移动通信系统(5G)。其中,大规模MIMO技术因为其可实现高频谱效率、高能量效率而被业界认为是5G的关键技术。 本文首先介绍了大规模MIMO技术的特点与优势,说明了大规模MIMO技术在国内外的发展现状,以及将随机几何应用于无线网络建模中的优势,从而引出了大规模MIMO系统中基于随机几何模型的基站覆盖技术研究的需求。接着本文总结了大规模MIMO技术的主要技术要点和随机几何理论,其中,大规模MIMO技术包括点对点、多用户、多小区大规模MIMO技术。在多小区大规模MIMO技术中本文重点分析了导频污染的成因及对系统性能的影响。随机几何理论包括点过程理论,及分析中的常用定理及方法,比如坎贝尔定理和概率母泛函。 然后,本文对大规模MIMO系统进行了随机几何建模,将基站的空间分布抽象为泊松点过程,用户随机分布在以每个基站位置为圆心的圆形覆盖区域内,然后计算出导频序列平均复用概率来估计导频污染对系统的影响,最后我们推导出了大规模MIMO系统中下行覆盖概率的表达式和下行用户平均可达速率的表达式,并通过数值仿真研究了覆盖概率和平均可达速率与基站密度、频率复用因子的关系。 最后,本文基于大规模MIMO系统的随机几何模型,研究了大规模MIMO系统中基站覆盖技术,研究显示,要满足系统覆盖(中断率)的要求,系统中部署的基站密度存在上界。借用朗伯W函数,本文给出了基站密度上界的表达式,以及成功面积频谱效率的上界的表达式。最后通过数值仿真,我们展示了系统可接受最大中断率与基站密度上界、成功面积频谱效率上界的关系。
【关键词】：大规模MIMO 随机几何 基站覆盖 导频污染
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 英文~.写说明9-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.3 研究意义17-18
• 1.4 论文的主要工作与内容安排18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 大规模MIMO技术与随机几何基础知识20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 大规模MIMO技术20-25
• 2.2.1 点对点大规模MIMO20-22
• 2.2.2 多用户大规模MIMO22-23
• 2.2.3 多小区大规模MIMO23-25
• 2.3 随机几何25-29
• 2.3.1 概述26-27
• 2.3.2 数学工具27-28
• 2.3.3 研究现状28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 大规模MIMO系统随机几何建模30-40
• 3.1 引言30-31
• 3.2 系统建模31-32
• 3.3 导频污染建模32-33
• 3.4 主要结果33-36
• 3.4.1 覆盖概率33-35
• 3.4.2 平均可达速率35-36
• 3.5 仿真结果及分析36-38
• 3.5.1 仿真参数36-37
• 3.5.2 覆盖概率37-38
• 3.5.3 平均可达速率38
• 3.6 本章小结38-40
• 第四章 基于随机几何模型的大规模MIMO系统基站覆盖技术研究40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 性能指标40-41
• 4.3 朗伯W函数41-42
• 4.4 基站覆盖技术42-44
• 4.5 仿真结果及分析44-46
• 4.5.1 导频复用平均概率44
• 4.5.2 基站密度上界44-46
• 4.5.3 成功的面积频谱效率46
• 4.6 本章小结46-48
• 第五章 总结与未来工作48-50
• 参考文献50-56
• 致谢56-57
• 攻读硕士期间发表的论文与专著57

【共引文献】

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本文编号：1095456