大规模MIMO系统频谱效率与能效优化研究

发布时间：2023-04-28 18:16

　　大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术凭借其在频谱效率、能量效率和鲁棒性方面的明显优势而在无线通信领域被广泛使用。在实际的通信系统中,大规模MIMO要取得这些性能上的优势,首先需要获得准确的信道状态信息(Channel State Information,CSI)。目前主要利用正交导频来实现信息估计,然而由于相干时间是有限的,不可避免地要使用导频重用技术。而非正交的导频会产生相互干扰,导致估计信息产生误差,阻碍了系统性能的提升。频谱效率和能量效率是衡量大规模MIMO系统性能的两个重要指标,本文主要针对上述问题,从如何提升系统的频谱效率和能量效率进行研究与分析。分别针对采用最大比合并(Maximum Ratio Combing,MRC)接收技术和迫零(Zero-Forcing,ZF)接收技术的大规模MIMO多小区系统的上行链路进行频谱效率和能量效率的优化。分别建立最大化总频谱效率,最大化最小频谱效率和最大化能量效率的优化模型。在给定相干时间内的总功率限制下,进行导频长度的优化与功率分配来最大化能量效率,同时联合导频分配来最大化总频...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 频谱效率优化的研究现状
        1.2.2 能量效率优化的研究现状
    1.3 主要研究内容及论文结构
第2章 大规模MIMO概述与相关理论分析
    2.1 系统模型
        2.1.1 信道估计
        2.1.2 上行链路数据传输
        2.1.3 下行链路数据传输
    2.2 凸优化问题
        2.2.1 KKT条件
        2.2.2 几何规划
    2.3 频谱效率效用函数
        2.3.1 最大化SINR乘积
        2.3.2 仿真分析
    2.4 本章小结
第3章 大规模MIMO上行链路频谱效率和能效优化
    3.1 系统模型
        3.1.1 信道估计
        3.1.2 上行链路数据传输
    3.2 基于MRC和ZF接收技术的频谱效率
        3.2.1 基于MRC接收的频谱效率
        3.2.2 基于ZF接收的频谱效率
    3.3 建立优化模型
        3.3.1 最大化总频谱效率
        3.3.2 最大化最小频谱效率
        3.3.3 最大化能量效率
    3.4 仿真结果
        3.4.1 最大化总频谱效率仿真结果
        3.4.2 最大化最小频谱效率仿真结果
        3.4.3 最大化能量效率仿真结果
    3.5 本章小结
第4章 大规模MIMO下行链路能效优化
    4.1 完美CSI下的单小区能效优化
        4.1.1 系统模型
        4.1.2 能效优化模型
    4.2 非完美CSI下的单小区能效优化
        4.2.1 系统模型
        4.2.2 能效优化模型
    4.3 能效优化的一种折中方法
    4.4 仿真结果
        4.4.1 完美CSI下单小区能效优化的仿真结果
        4.4.2 非完美CSI下单小区能效优化的仿真结果
        4.4.3 非完美CSI下多小区能效优化的仿真结果
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3804219