大规模MIMO系统的渐近信干比与功率增益研究

发布时间：2017-09-18 17:07

  本文关键词：大规模MIMO系统的渐近信干比与功率增益研究

  更多相关文章： 大规模MIMO 渐近性 功率增益 MRC ZF MMSE RCI STNR

【摘要】：随着智能手机的普及和物联网应用的快速发展,未来的通信系统亟需更高的有效性和可靠性。当前无线通信存在频谱资源低下,功耗过高的弊端。未来移动通信将向更高效率、更高速率、更加智能的趋势发展。传统通过物理层技术(例如编码)努力提高的增益,已远不如直接在基站增加天线,增加带宽,增加基站提高的速率快。大规模MIMO系统是在基站端增加天线个数,通过利用空间信道资源,增加分集、数据传输速率。大规模MIMO系统通过利用天线的大量冗余来换取系统的性能,在提高频谱效率的同时提高能量效率,将成为5G的核心技术。大规模MIMO可以减小发射功率和干扰,提高数据传输速率和可靠性。更重要的是,随着基站天线数的增加,小尺度衰落和热噪声可以被平滑掉。本文主要对大规模MIMO系统的SINR渐近性和功率规模增益进行研究分析。主要内容如下：首先,将大数定理应用到大规模MIMO的点对点MIMO场景和多用户MIMO场景中,介绍了用户和基站之间的信道矩阵的行近似正交,并分析了预编码对大规模MIMO信道带来的变化。其次,研究了单小区大规模MIMO系统下行链路预编码,推导了四种预编码下(MRT, ZF, MMSE, RCI)系统的下行渐近SINR的闭合表达式,得出影响系统性能的参数。通过仿真验证大规模MIMO系统中渐近SINR公式的正确性,并对比了不同预编码下系统性能差异,得出在四种线性预编码中RCI预编码性能最佳。最后,分别介绍了单小区和多小区场景下大规模MIMO系统上行线性接收机的渐近信干比,提出了功率规模增益。通过仿真论证了功率规模增益的存在和基站天线数对上行渐近信干比的影响。
【关键词】：大规模MIMO 渐近性 功率增益 MRC ZF MMSE RCI STNR
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 引言9-10
• 1.2 大规模MIMO的研究现状和意义10-12
• 1.3 论文的主要研究工作和组织结构12-13
• 第2章 大规模MIMO系统概述13-24
• 2.1 概述13-14
• 2.2 大规模MIMO：点对点MIMO场景14-19
• 2.2.1 系统模型15
• 2.2.2 MIMO信道的并行分解15-16
• 2.2.3 大数定理16
• 2.2.4 接收机的容量16-19
• 2.3 大规模MIMO：多用户MIMO场景19-22
• 2.3.1 系统模型19-20
• 2.3.2 上行链路20-21
• 2.3.3 下行链路21-22
• 2.4 预编码对大规模MIMO带来信道的变化22
• 2.5 本章小结22-24
• 第3章 大规模MIMO下行链路预编码渐近性能分析24-35
• 3.1 大规模MIMO下行链路系统模型24-25
• 3.2 下行链路预编码25-29
• 3.2.1 最大速率传输波束成形(MRT)25-26
• 3.2.2 迫零波束成形(ZF)26-27
• 3.2.3 校准信道反转波束成形(RCI)27-28
• 3.2.4 最小均方误差波束成形(MMSE)28-29
• 3.3 渐近SINR分析29-30
• 3.4 仿真结果与分析30-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 大规模MIMO系统功率增益分析35-54
• 4.1 单小区大规模MIMO系统35-46
• 4.1.1 理想信道情况35-39
• 4.1.2 非理想信道情况39-43
• 4.1.3 仿真结果与分析43-46
• 4.2 多小区大规模MIMO系统46-52
• 4.2.1 系统模型46-47
• 4.2.2 信道估计47-48
• 4.2.3 线性接收机MMSE48-49
• 4.2.4 上行链路渐近SINR49-50
• 4.2.5 仿真结果与分析50-52
• 4.3 功率增益分析52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 总结与展望54-56
• 5.1 总结54
• 5.2 展望54-56
• 参考文献56-60
• 附录60-62
• 攻读硕士期间发表的论文62-63
• 致谢63

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