大规模MIMO码本技术研究

发布时间：2017-04-15 23:27

  本文关键词：大规模MIMO码本技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年,无线通信技术得到迅猛发展,特别是在4G技术实用化以来,系统传输速率和用户体验得到极大提高,也进一步刺激了人们的无线业务需求,从而使人们对移动宽带接入、大数据承载、服务体验等方面提出了更高的要求。预测显示,未来网络数据流量将呈现成百上千倍增长的井喷态势。因此,下一代5G技术的研究也就不可避免地被提上日程。其中,接入侧大规模MIMO技术通过配置众多天线可以获取更高的链路可靠性及数据传输速率、频谱效率,已成为5G移动通信系统的候选技术之一。与此同时,大规模MIMO相对传统MIMO系统因其天线数量大规模增加,也面临更大的挑战。如大规模MIMO系统对预编码性能提出更高的要求,需要研究出在信道容量及误码率方面表现更优的码本矩阵。另外,由于天线数量巨大,单基站的大规模MIMO系统会采用平面矩形或3D天线阵列。在此情况下,系统需要相对于原先线性码本更能适应于平面天线阵列的码本设计方案。基于此,本文着重对大规模MIMO关键技术中的有限反馈预编码及码本设计技术进行研究,具体工作如下:[1]对大规模MIMO关键技术中的系统信道容量进行分析,给出容量仿真图;并着重介绍了其有限反馈预编码技术,对比分析几种经典的码本设计方案,方便其他研究者对大规模MIMO码本技术有初步的认识。[2]对酉阵扰动下的系统信道容量及误码率进行分析,并在此基础上提出一种分层码本设计方案,分为基于Fourier扰动和基于旋转矩阵扰动;同时,为解决系统信道反馈开销过大的问题,本文提出一种自适应子码本选择算法。当不满足反馈子码本条件时,系统仅对主码本进行PMI(Precoding Matrix Indicator)反馈。仿真结果表明,本文所提分层码本相对于单一码本有一定性能增益,并能有效减少系统反馈开销。[3]通过对平面天线阵列下信道相关矩阵的分析研究,结合码本设计中的双码本构造模型,提出一种基于Kronecker逼近原理的双码本设计方案。仿真结果表明,相比于线性码本方案其更能适应于平面天线配置下的大规模MIMO系统。
【关键词】：大规模MIMO 预编码 码本设计 平面天线阵列
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 研究背景14-17
• 1.2 大规模MIMO技术概述17-18
• 1.3 本文结构及内容安排18-19
• 第二章 大规模MIMO关键技术19-35
• 2.1 大规模MIMO系统特性19-21
• 2.1.1 大规模MIMO系统的优势20
• 2.1.2 大规模MIMO系统面临的问题20-21
• 2.2 容量分析21-29
• 2.2.1 点对点MIMO21-26
• 2.2.2 多用户MIMO26-29
• 2.3 天线方面29-30
• 2.4 有限反馈预编码技术30-31
• 2.5 码本设计31-35
• 第三章 一种新型自适应分层码本设计35-52
• 3.1 系统模型35-36
• 3.2 酉矩阵扰动的系统性能增益36-39
• 3.2.1 信道容量增益37-38
• 3.2.2 误码率增益38-39
• 3.3 分层码本设计39-47
• 3.3.1 主码本设计39-42
• 3.3.2 子码本设计42-47
• 3.4 自适应子码本选择47-48
• 3.5 仿真结果48-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 平面天线阵列下的双码本设计52-70
• 4.1 双码本模型52-55
• 4.2 线性天线阵列下的双码本设计方案55-59
• 4.2.1 GOB码本55-57
• 4.2.2 基于旋转的双码本57-59
• 4.3 平面天线阵列下的双码本设计方案59-66
• 4.3.1 URA信道相关矩阵的Kronecker逼近59-60
• 4.3.2 线性天线阵列下的DFT双码本60-61
• 4.3.3 平面天线阵列下双码本设计61-66
• 4.4 仿真结果66-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 结论70-72
• 5.1 工作总结70
• 5.2 下一步研究展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 附录A77-81
• 攻读硕士学位期间取得的成果81-82

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