多用户FDD大规模MIMO系统中分组技术的研究

发布时间：2020-04-02 21:05

【摘要】：大规模MIMO技术由于能够显著地提高频谱效率和系统容量,已成为未来通信的关键技术之一。FDD大规模MIMO系统由于不具有信道互易性,当获取CSI开销巨大时,将导致系统性能受限。本文主要研究FDD大规模MIMO系统中可适用的分组技术,以进一步提高系统性能,主要包括FDD大规模MIMO系统下一种基于天线分组反馈压缩方案的研究,适用于FDD大规模MIMO系统的一种基于天线分组的GSM发射方案的研究,以及FDD大规模MIMO系统中联合空分复用技术用户分组算法的研究。首先,本文介绍了大规模MIMO系统的相关技术,包括基于完整CSI的线性预编码技术,适用于FDD系统的基于码本的预编码技术,还介绍了一种适用于FDD大规模MIMO系统的新型开环空分复用技术:空间调制(SM)。然后,本文研究了FDD大规模MIMO系统下一种基于天线分组的反馈压缩方案。给出了该方案的基本思想,以及CSI的获取过程,给出了该反馈方案的反馈包结构,并在相关信道下设计了一种有效的分组类型选择方案,并且给出了该反馈方案的性能分析和复杂度分析。仿真结果表明,在获得相同的反馈性能时,相比于传统矢量量化反馈方案,基于天线分组的反馈压缩方案能够节省20%以上的反馈开销。接着,本文介绍了一种适用于FDD大规模MIMO系统的开环空分复用技术:广义空间调制(GSM),并研究了一种新的GSM发射方案:gGSM。其中gGSM的主要思想是对发射天线分组,每个天线组独立进行SM处理,天线分组方式包括交叉分组和块分组。通过仿真发现,与传统GSM发射方案相比,gGSM在发射相关性高的场景下具有更好的误码率性能,更加适用于FDD大规模MIMO系统。之后,本文研究了联合空分复用(JSDM)技术里的分组算法。作为联合空分复用的关键步骤,用户分组极大地影响了系统的性能。给出了JSDM技术的系统模型和主要思想,阐述了JSDM的两种二级预编码方案,并研究了两种典型的用户分组算法,并对其中的Improved k-means分组算法进行了改进。仿真比较了采用不同用户分组算法的JSDM方案的和速率性能。
【图文】：

图 2-5 有无 CSI 系统容量对比以看出瑞利信道下，对于单用户 MIMO 系统， CSI 的获取信道下系统采用 MRT、ZF、MMSE 预编码和速率变化曲线数 K=10，且每个用户配备单天线。信噪比(dB)0 5 10 15 20 25 3005101520253035

图 2-9 发射天线相关性对 SM 系统的影响以看出，当发送天线相关性较小时，SM 系统具有十分优异的较大相关性时，SM 系统的 BER 性能显著降低。当 SNR=16d 10-5,而当 SNR=16dB，ρ=0.9 时 SM 系统 BER 则为 10-3，BER低了系统性能。大规模 MIMO 系统由于天线结构和空间位置往往较大，所以将 SM 系统应用到大规模 MIMO 系统时需克测的影响。绍了大规模 MIMO 系统相关技术，包括预编码技术和适用 SM 技术。预编码技术能够有效地消除或降低用户间干扰，提杂度。有效的预编码需要基站端具有完整或部分 CSI，当基站码技术包括 MRT 预编码、ZF 预编码以及 MMSE 预编码。对码本反馈的方式获取 CSI 和预编码矩阵，，较常用的码本包括Q 码本，但由于反馈开销等原因，无法直接将它们应用到 FD术由于不需要反馈 CSI，而且没有 ICI 和 IAS 等问题，非常适
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN919.3

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本文编号：2612442