大规模MIMO系统联合空分复用技术的研究

发布时间：2017-10-05 20:48

  本文关键词：大规模MIMO系统联合空分复用技术的研究

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【摘要】：大规模MIMO技术可以极大地提升频谱效率和系统容量,已经成为未来移动通信系统中的热点技术之一。大规模MIMO系统中,下行传输时,基站通常利用预编码技术来消除不同用户之间的干扰,以提高系统性能。对下行信号进行预编码处理的前提是基站可以获知下行信道状态信息(CSI)。频分双工(FDD)模式下,基站获取下行CSI的开销过大。联合空分复用方法(JSDM)可以利用信道的空间相关性显著降低基站获取下行CSI的开销。本论文围绕FDD模式下大规模MIMO系统下行传输方案展开研究,重点关注了JSDM在多种信道条件下的应用和优化。首先,本文对大规模MIMO传输技术基础进行了总结。简述了多用户MIMO系统的常用预编码算法,以及MIMO系统中常用的信道模型,包括物理信道模型和统计信道模型。然后,本文给出了基于单环模型的传统JSDM方法的系统模型和传输方案；对该JSDM的性能进行了仿真验证,并对相关参数的优化取值问题进行了仿真研究。接着,本文研究了JSDM方法在复杂散射环境中的应用和改进。针对复杂散射场景,设计了改进的JSDM传输方案,重点关注了组间等效信道正交化的问题,提出了基于遗传算法的等效信道正交化方案；仿真表明,运用改进的JSDM传输方案,解决了传统JSDM方法在复杂散射环境中难以实现的问题。此外,本文还研究了JSDM方法在3D信道中的推广。将3GPP SCM模型扩展为三维(3D)信道模型,提出了基于用户端接收波束形成的用户分组机制,解决了基于SCM模型构建的场景中存在的大用户群分割问题；并针对均匀平板天线阵列(UPA),提出并验证了一种基于Kronecker积的JSDM的简化实现方法；仿真结果表明,上述分组机制和JSDM的简化实现方法在3D-SCM模型中表现出良好的性能。
【关键词】：大规模MIMO 多用户MIMO 频分双工 预编码 3GPP SCM模型
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 本论文专用术语的注释表11-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 研究背景和意义13
• 1.2 5G的主要技术要求13-14
• 1.3 MIMO技术演进14-17
• 1.3.1 传统MIMO技术14-15
• 1.3.2 大规模MIMO技术15-17
• 1.4 论文的内容安排17-18
• 1.5 数学符号约定18-19
• 第2章 大规模MIMO传输技术基础19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 单用户MIMO系统19-20
• 2.3 多用户MIMO系统20-21
• 2.4 MIMO信道模型21-23
• 2.4.1 物理信道模型21-22
• 2.4.2 统计信道模型22-23
• 2.4.3 大规模MIMO信道的新特性23
• 2.5 大规模MU-MIMO系统中预编码技术23-26
• 2.5.1 线性预编码系统模型24
• 2.5.2 线性预编码算法24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 基于联合空分复用的下行预编码方法27-47
• 3.1 引言27
• 3.2 系统模型27-29
• 3.2.1 JSDM传输模型27-28
• 3.2.2 单环模型28-29
• 3.3 JSDM传输方案29-37
• 3.3.1 用户分组30-31
• 3.3.2 混合预编码方案31-36
• 3.3.3 总体下行传输方案36-37
• 3.4 性能仿真和结果分析37-46
• 3.4.1 仿真场景和参数37-39
• 3.4.2 仿真结果和分析39-46
• 3.5 本章小节46-47
• 第4章 复杂散射环境中JSDM方法的应用和改进47-69
• 4.1 引言47
• 4.2 系统模型47-49
• 4.2.1 下行MU-MIMO传输系统47-48
• 4.2.2 有限散射信道模型48-49
• 4.3 基于DFT向量的前波束形成方案49-53
• 4.4 复杂散射环境中JSDM传输方案设计53-60
• 4.4.1 复杂散射信道特点分析53-55
• 4.4.2 总体传输方案设计55-58
• 4.4.3 基于遗传算法的等效信道最优正交化方法58-60
• 4.5 仿真研究和结果分析60-67
• 4.5.1 仿真场景和参数60-61
• 4.5.2 仿真结果和分析61-67
• 4.6 本章小结67-69
• 第5章 3D-SCM模型中JSDM方法的应用和改进69-87
• 5.1 引言69
• 5.2 系统模型69-75
• 5.2.1 3D-JSDM系统模型69-70
• 5.2.2 3D-SCM模型70-75
• 5.3 3D-JSDM传输方案设计75-81
• 5.3.1 基于用户端接收波束形成的分组方案75-79
• 5.3.2 基于Kronecker积的PBF方案79-81
• 5.4 仿真研究和结果分析81-85
• 5.4.1 仿真场景和参数81
• 5.4.2 仿真结果和分析81-85
• 5.5 本章小结85-87
• 第6章 总结与展望87-91
• 6.1 全文内容总结87-88
• 6.2 主要创新点总结88
• 6.3 不足与展望88-91
• 参考文献91-97
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文97-99
• 致谢99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张骅;党明杰;;基于码相关的自适应多波束形成算法[J];电子测量技术;2008年06期

2 桑怀胜,李峥嵘;智能天线的原理、自适应波束形成算法的研究进展与应用[J];国防科技大学学报;2001年06期

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本文编号：978772