3D大规模MIMO系统建模及预编码算法研究

发布时间：2020-03-17 23:40

【摘要】：作为5G研究的核心内容之一,大规模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术以其较高的数据传输速率和链路可靠性受到国内外的广泛关注。在大规模MIMO技术中,增加垂直域信息的3D MIMO技术可增加信道自由度,更好地满足5G传输中快速增长的通信量需求,已成为无线通信中的重要课题。然而,目前MIMO的信道模型更多是在二维空间内展开,这在一定程度上限制了3D MIMO技术的发展,使得对3D信道模型的构建和研究至关重要。另外,现有的3D MIMO预编码技术并不成熟,大多集中在水平维度,且存在复杂度高、系统性能差等缺点,亟需新的预编码方案以充分挖掘3D MIMO的潜能。本文首先介绍了MIMO信道建模的研究背景及现状,接下来基于3GPP提出的传统2D空间信道模型(Spatial Channel Model,SCM),完成对3D SCM的构建,从信道响应、天线增益、参数设定等方面给出研究方案,并对构建的3D模型性能增益进行了系统级仿真。接着,基于上述讨论的SCM,本文对3D MIMO预编码方案展开研究,提出了基于信道Kronecker积结构的3D预编码优化算法。利用推导的信道特性,合理构建目标函数,仅以简单的选取模值最大的方法便可求解预编码矩阵。无论在降低计算复杂度还是在提升系统性能层面,优势都很明显。仿真结果验证了该算法的优越性。最后,将张量分析的概念引入3D MIMO预编码方案中,从新的角度出发,完成对预编码矩阵的求解。本文充分利用张量的分解特性以及多维平移不变阵列的性质,将全局阵列线性预编码问题转化为多线性子阵列编码问题,从张量的角度进行计算,极大降低了复杂度。仿真结果验证了该方案的可行性。另外,提出了高维预编码的设想,并利用张量的相关推论完成其求解过程。
【图文】：

MIMO系统

学硕士研究生学位论文第一章入波束赋形或者预编码以提高系统性能。然而现有的预编码方案或多或少存在、系统性能差等缺点。综上，研究 3D 大规模 MIMO 信道建模及预编码算法对能潜能至关重要。MO技术发展历程移动通信业务规模及种类的迅猛发展，如何高效利用相对匮乏的频谱资源以提更高速率的服务业务成为研究工作的关键所在。MIMO 技术倚仗其固有的高能靠特性，不仅成为未来宽带网络发展及数字社会基础设施建设的推动力，更是联网、云和其他基础设施连接起来的桥梁，已经成为学者和工业界的研究热点之术不断成熟，，从传统的 2D MIMO 至大规模 MIMO 至 3D 拓展，带来一系列的

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南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章 3D MIMO 技术相关概述线性预编码技术预编码技术起源于检测技术，其主要思想是在接收侧使用某种信号处理方案去除噪声及用户间干扰。MIMO 系统中的预编码技术根据处理方式的不同，一般可分为线性预编码技术和非线性预编码技术。图 2.1 刻画了 MIMO 系统有限反馈预编码示意图。空间获取
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】