大规模MIMO预编码技术研究与实现

发布时间：2017-09-09 05:27

  本文关键词：大规模MIMO预编码技术研究与实现

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【摘要】：大规模MIMO(MassiveMultipleInputMultipleOutput)技术通过在基站装备大量天线,能够获得很高的能量及频谱效率,从而成为下一代(5G)通信系统的关键技术。不过在大规模MIMO系统中天线数目较大,预编码算法复杂度明显上升,使其成为实现中的一个瓶颈,本文主要围绕低复杂度的大规模MIMO预编码算法展开研究。首先,介绍了大规模MIMO系统模型及信道容量,研究了LTE-Advanced系统下行多用户预编码技术,分析了大规模MIMO预编码关键技术研究点。其次,研究了大规模MIMO场景下最大比传输(MaximalRatio Transmit,MRT)和迫零(Zeroforcing,ZF)预编码算法,分析了两种算法复杂度及系统频谱效率,此外分析了复杂度较低的截断多项式扩张(Truncated Polynomial Expansion,TPE)预编码算法,在大规模MIMO场景引入施密特正交干扰预编码算法。TPE算法通过多项式截断近似完成正定Hermite矩阵求逆,得到迭代处理过程;施密特正交干扰预编码算法通过迭代使用施密特正交法消除主要干扰向量。通过搭建仿真平台验证施密特正交干扰预编码算法的可行性,仿真结果表明该预编码算法相对于ZF预编码算法复杂度明显降低,同时能够获得较高的系统性能。最后,本文基于Xilinx VC707开发板对施密特正交干扰预编码算法进行了FPGA设计,通过功能仿真与搭建软硬件验证平台验证了设计电路的正确性。
【关键词】：大规模MIMO 低复杂度预编码 ZF TPE 施密特正交
【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
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及现状13-17
• 1.1.1 无线通信系统发展历程13-15
• 1.1.2 MIMO技术15-16
• 1.1.3 大规模MIMO技术16-17
• 1.2 本文主要研究内容及论文结构17-19
• 第二章 MIMO系统及预编码技术19-35
• 2.1 MIMO系统19-21
• 2.1.1 系统模型19-20
• 2.1.2 系统频谱效率20-21
• 2.2 大规模MIMO系统21-26
• 2.2.1 系统模型22-23
• 2.2.2 系统频谱效率23-26
• 2.3 预编码技术26-34
• 2.3.1 LTE-Advanced下行多用户预编码26-33
• 2.3.2 大规模MIMO预编码技术33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 大规模MIMO预编码算法研究35-46
• 3.1 最大比传输预编码36-39
• 3.1.1 归一化分析36-38
• 3.1.2 复杂度分析38-39
• 3.2 迫零预编码39-42
• 3.2.1 归一化分析39-42
• 3.2.2 复杂度分析42
• 3.3 仿真分析42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 低复杂度大规模MIMO预编码算法研究46-63
• 4.1 TPE预编码46-54
• 4.1.1 算法分析46-54
• 4.1.2 复杂度分析54
• 4.2 施密特正交干扰预编码54-57
• 4.2.1 算法分析55-57
• 4.2.2 复杂度分析57
• 4.3 仿真分析57-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 施密特正交干扰预编码算法的FPGA实现63-76
• 5.1 施密特正交干扰预编码算法定点分析63-65
• 5.2 施密特正交干扰预编码算法FPGA设计65-69
• 5.2.1 预编码硬件方案设计65-66
• 5.2.2 预编码关键模块设计66-69
• 5.3 施密特正交干扰预编码电路测试与验证69-75
• 5.3.1 预编码电路的验证平台69-71
• 5.3.2 预编码电路功能仿真分析71-72
• 5.3.3 电路资源分析及时钟报告72-73
• 5.3.4 板级测试与结果分析73-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 全文总结与展望76-78
• 6.1 全文总结76
• 6.2 未来工作与展望76-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-83
• 个人简历及攻读硕士学位期间的研究成果83-84

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本文编号：818557