基于大规模MIMO系统预编码算法研究

发布时间：2017-04-21 11:08

  本文关键词：基于大规模MIMO系统预编码算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着LTE系统在实际场景中的布局与应用,多天线MIMO技术作为该系统的核心技术已经广泛的运用在当前无线蜂窝系统中。在当前的无线通信领域内,不管是在理论的系统模型还是实际的蜂窝小区场景中,小区边缘用户受相邻小区基站的干扰问题日益严重,已经成为影响无线通信系统性能的重要因素。严重的小区间干扰会导致系统的吞吐量和信道容量出现严重的降级。为了有效地降低小区间的干扰,当前学术界提出了协作多点传输(CoMP)等相关技术。虽然这些技术能够有效的抑制小区间的干扰,但是这些技术并不能从根本上使系统容量提升一个量级,以满足用户日益增长的数据业务需求。近几年提出的大规模MIMO技术不仅能够有效的减轻小区间的干扰问题,而且能够使得系统的阵列增益、系统容量以及频谱利用效率获得很大的提升。在大规模MIMO系统中,基站端配置数量巨大的阵列天线,基站端与终端之间通过时分双工的方式进行通信传输。基于大规模MIMO技术潜在的巨大优势,该技术也引起了广泛的关注与研究。由于当前多小区使用的导频存在复用或非正交的情况,所引起的导频污染,会严重影响大规模MIMO的系统性能。本文主要对预编码技术进行研究分析,并考虑采用预编码技术来消除或抑制导频污染对系统性能的负面影响。首先对多输入多输出(MIMO)系统中信道大尺度、小尺度衰落模型的建立以及相应的仿真方法进行简单描述,并对MIMO预编码技术以及多用户MIMO预编码算法进行了介绍。然后针对小区间的干扰问题进行分析,着重对分层异构网络系统中采用的CoMP技术以及相应的干扰协作算法进行研究比较。针对大规模MIMO系统中所存在的导频污染问题进行分析,包括导频污染的由来,上行链路信道估计以及导频污染优化策略。基于对多小区场景中预编码算法的研究分析,考虑将多小区系统中的干扰协作预编码算法应用于大规模MIMO系统中。本文在大规模MIMO系统模型中提出一种基于Max-SINR的下行链路预编码算法用于抑制导频污染,该算法利用了拉格朗日乘子以及KKT条件。仿真分析结果表明,在重导频污染场景下,该算法性能曲线大大优于经典的MF预编码算法,能够很好的抑制导频污染对系统性能带来的降级,保证大规模MIMO系统的高性能。
【关键词】：大规模MIMO 预编码 导频污染 信道估计 协作多点传输
【学位授予单位】：西安邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 引言8
• 1.2 MIMO技术发展8-12
• 1.2.1 传统MIMO9-10
• 1.2.2 多小区MIMO10
• 1.2.3 大规模MIMO10-12
• 1.3 当前存在的问题及研究内容12-13
• 1.4 论文内容及结构13-14
• 第2章 MIMO信道及预编码技术14-28
• 2.1 无线信道模型14-21
• 2.1.1 无线信道的大尺度衰落15-17
• 2.1.2 无线信道的小尺度衰落17-19
• 2.1.3 瑞利衰落信道仿真19-21
• 2.2 MIMO预编码技术21-23
• 2.2.1 单用户MIMO预编码技术21
• 2.2.2 多用户MU-MIMO预编码技术21-23
• 2.3 MU-MIMO经典预编码算法23-24
• 2.3.1 信道求逆算法23
• 2.3.2 块干扰消除(BD)算法23-24
• 2.4 波束赋形技术24-28
• 第3章 小区协作干扰避免28-36
• 3.1 协作多点传输技术28-30
• 3.2 多小区分层异构网络系统模型30-31
• 3.3 协作干扰避免经典算法31-36
• 3.3.1 最大化信漏噪比(MAX-SLNR)算法31-32
• 3.3.2 基于广义特征值分解32-33
• 3.3.3 仿真性能对比33-36
• 第4章 大规模MIMO系统36-44
• 4.1 大规模MIMO系统模型36-38
• 4.2 大规模MIMO信道估计38-41
• 4.2.1 LS信道估计策略39
• 4.2.2 MMSE信道估计策略39-41
• 4.3 导频污染分析41-43
• 4.3.1 导频序列分配方案41-42
• 4.3.2 导频污染产生原因42
• 4.3.3 导频污染的优化策略42-43
• 4.4 大规模MIMO系统下行链路预编码算法43-44
• 第5章 基于MAX-SINR的下行链路预编码算法研究44-56
• 5.1 大规模MIMO系统上下行链路传输45-48
• 5.1.1 上行链路信道估计46-47
• 5.1.2 下行链路信号传输47-48
• 5.2 MAX-SINR预编码算法设计48-51
• 5.3 仿真分析51-56
• 第6章 总结与展望56-58
• 6.1 论文研究工作总结56-57
• 6.2 下一步要进行的工作57-58
• 参考文献58-62
• 攻读学位期间取得的研究成果62-64
• 致谢64-65

【参考文献】

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1 徐国珍;蒋伟;刘安;项海格;罗武;;有限反馈下大规模MIMO系统性能仿真[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2012年05期

  本文关键词：基于大规模MIMO系统预编码算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：320197