大规模天线系统中基于数理统计方法的信道估计方法的研究
本文选题:大规模MIMO系统 + PCA ; 参考:《杭州电子科技大学》2017年硕士论文
【摘要】:作为下一代通讯的关键技术之一,大规模天线(massive MIMO)技术如今越来越受到人们的重视。该系统中的每个基站配备着几十根到上百根天线,这些天线在同一频率上同时为多个用户提供服务。这样,在此系统中,空间分集能被充分地利用,从而频谱效率得到极大的提升。并且,即使利用简单的线性信号处理,例如迫零(ZF,Zero-Forcing)或者MMSE(Minimum Mean Square Error),系统的数据传送速率和能量效率都可以得到很大的提高。但是,上面提到的大规模MIMO系统所具有的各种优势是基于基站可以精确地估计出系统的信道状态信息(CSI)这一假设而得到的。一般来说CSI对于系统是未知的。传统的做法是利用基于训练序列的方法来获取CSI。具体来说,就是每个用户先发送预先设计好的且正交的导频信号,然后基站借助接收到的信号来估计CSI。但是针对大规模MIMO系统来说,其服务的用户数量非常多,为了保证正交性,需要很长的导频序列,因而耗费了大量的时频资源。而且,在此系统中,为了满足数据的高速率和大容量传输,会缩小小区的范围,使得小区的分布更加密集,相邻小区间的距离更加的接近。因此,当为了满足高频谱效率的要求使得相邻小区分享相同的导频序列时,会导致相邻小区用户的信号矢量干扰本小区用户的信道估计,从而大大降低估计的准确性。而且这种小区间的干扰会一直存在,与天线数无关。这种现象称为导频污染(pilot contamination)。该问题已经成为影响大规模MIMO系统性能的瓶颈。近些年,叠加导频(SP,Superimposed Pilot)技术已被用于大规模MIMO系统中。在SP技术中,由于没有时频资源用于训练,从而增加了系统的传送速率。在本文中,首先,我们对已有的SP技术作了改进。此项改进是基于严格MMSE的定义,从理论上作了严格的推导而得到的。因而它的估计性能要优于已有的方法。其次,本文还基于MMSE解码方法给出了新的解码方法。最后,仿真结果表明,新提出的方法的解码误码率要低于已有的SP方法。在本论文中,我们又提出了一种结合SP方法和二阶统计特性的新的信道估计方法。在该方法中,用户先传送数据符号和导频信号叠加在一起的信号,基站接收到信号后,利用主成分分析法(PCA,Principle Component Analysis)对接收信号矩阵进行降维处理,利用奇异值分解相应的性质得到信道估计剩下的步骤,再结合前面估计的信道及上述两种性质,得到一个新的信道估计。此外,基于MMSE解码方法设计出一种新的解码方法。仿真结果显示新提出的方法的系统性能要优于传统的基于训练的方法、现有的SP方法以及之前提出的方法。
[Abstract]:As one of the key technologies of the next generation communication, large scale antenna passive MIMOs have been paid more and more attention. Each base station in the system is equipped with dozens to hundreds of antennas that serve multiple users at the same frequency. In this way, spatial diversity can be fully utilized in this system, and the spectral efficiency can be greatly improved. Moreover, even using simple linear signal processing, such as zero forcing ZFG Zero-Forcing) or MMSE(Minimum Mean Square error, the data transfer rate and energy efficiency of the system can be greatly improved. However, the advantages of the large-scale MIMO system mentioned above are based on the assumption that the base station can accurately estimate the channel state information of the system. Generally speaking, CSI is unknown to the system. The traditional method is to obtain CSI based on training sequence. Specifically, each user sends a pre-designed and orthogonal pilot signal, and then the base station estimates the CSI with the received signal. However, for large scale MIMO systems, the number of users serving is very large. In order to ensure orthogonality, a long pilot sequence is required, which consumes a lot of time-frequency resources. In this system, in order to meet the high speed and large capacity of data transmission, the range of cells will be reduced, the distribution of cells will be more dense, and the distance between adjacent cells will be closer. Therefore, when the adjacent cells share the same pilot sequence in order to meet the requirements of high spectral efficiency, the signal vector of the adjacent cell users will interfere with the channel estimation of the local cell users, thus greatly reducing the accuracy of the estimation. Moreover, the interference in the interval will always exist, regardless of the number of antennas. This phenomenon is called pilot pollution pilot contamination. This problem has become a bottleneck affecting the performance of large-scale MIMO systems. In recent years, superimposed pilot technique has been used in large scale MIMO systems. In SP technology, there is no time-frequency resource for training, thus increasing the transmission rate of the system. In this paper, firstly, we improve the existing SP technology. This improvement is based on the strict definition of MMSE and is derived theoretically. Therefore, its estimation performance is better than the existing methods. Secondly, a new decoding method based on MMSE decoding method is presented. Finally, the simulation results show that the decoding error rate of the proposed method is lower than that of the existing SP method. In this paper, we propose a new channel estimation method combining SP method with second-order statistical properties. In this method, the user first transmits the signal superimposed by the data symbol and the pilot signal. After the base station receives the signal, the principal component analysis (PCA) is used to reduce the dimension of the received signal matrix. The remaining steps of channel estimation are obtained by using the corresponding properties of singular value decomposition (SVD), and a new channel estimation is obtained by combining the previously estimated channel and the above two properties. In addition, a new decoding method based on MMSE decoding method is designed. The simulation results show that the system performance of the new method is better than that of the traditional method based on training, the existing SP method and the previous method.
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN919.3
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 吴呈海;张军;;WCDMA掉话解决思路探讨[J];电信技术;2010年03期
2 黄丽;章毅;;特殊场景使用同PN技术[J];电子制作;2013年04期
3 欧阳凡凡;;宽带码分多址高层导频污染优化策略[J];河西学院学报;2013年05期
4 马欣;;TD-SCDMA网络特定场景下的规划及优化分析[J];移动通信;2006年11期
5 杨海宁;周勇;;浅析WCDMA无线网络的常见问题与对策[J];科技传播;2010年10期
6 吴振辉;;关于解决电信EVDO道路SINR优良比问题的案例[J];数字技术与应用;2012年08期
7 欧勇健,缪燕翔;从CDMA存在问题看3G建设[J];广东通信技术;2004年S1期
8 王新燕;;浅谈3G网络知识[J];信息技术;2006年07期
9 李昊;方韧;;呼吸效应对CDMA网络的影响初探[J];电信工程技术与标准化;2011年11期
10 杨光;;WCDMA网络常见掉话现象分析及处理方法[J];移动通信;2012年18期
相关会议论文 前10条
1 鲁鑫;;TD-SCDMA无线网络导频污染问题分析[A];广东省通信学会2008年度学术论文集[C];2009年
2 高峰;宁帆;高泽军;;CDMA网络导频污染分析与解决[A];第一届中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2007年
3 沈军;;WCDMA导频污染优化[A];第九届中国通信学会学术年会论文集[C];2012年
4 文凤;黄琼;;CDMA网络优化探讨[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年
5 符锐;;浅析CDMA网络中的掉话问题[A];中国航海学会通信导航专业委员会2004学术年会论文集[C];2004年
6 张宇;;CDMA网络掉话实例分析[A];黑龙江省通信学会学术年会论文集[C];2005年
7 王海京;;掉话分析及处理[A];2002’中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2002年
8 陈冯奇;邵敬鹤;陈凌波;李向伟;;CDMA室内分布优化[A];广东通信2010青年论坛优秀论文集[C];2010年
9 宋高俊;周正中;;在频率选择性信道中的差分空频编码[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
10 江帆;王墉;杨晨阳;;时空相关信道中下行多用户MIMO系统性能研究[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
相关重要报纸文章 前10条
1 ;CDMA网络优化常见问题及解决方案[N];人民邮电;2008年
2 中国联通济南公司移动部 刘太强 北京邮电设计院 张新程;“组网”更须“护网”[N];通信产业报;2005年
3 卓熹;多角度观察 全方位着手[N];人民邮电;2007年
4 中兴通讯 万勇;打造TD覆盖优化利器[N];通信产业报;2010年
5 中国联通山东省分公司网络优化中心 孙世辉 常以群 杨和平;由面到点优化WCDMA[N];通信产业报;2013年
6 殷珂;房屋扩到相邻小区城管部门认定违章[N];黄石日报;2007年
7 上海大唐移动通信设备有限公司 王叶青;CDMA网络优化浅析[N];通信产业报;2001年
8 鼎桥通信技术有限公司产品与项目管理部副总裁 王仲;TD-SCDMA以灵活制胜3G[N];通信产业报;2005年
9 易水;IT新词集锦(407)[N];计算机世界;2004年
10 ;3G无线网络的规划方法[N];中国信息报;2002年
相关博士学位论文 前8条
1 郭歆莹;大规模MIMO-OFDM系统导频污染消除技术研究[D];郑州大学;2017年
2 周志超;大规模MIMO通信系统中信号干扰抑制及系统性能研究[D];北京交通大学;2017年
3 Sajjad Ali Memon;无线通信系统中导频污染消除和峰均比抑制方法研究[D];大连理工大学;2017年
4 曹娟;时分双工多小区多用户MIMO上行系统性能研究[D];东南大学;2016年
5 胡安中;大规模MIMO系统的信道与DOA估计研究[D];北京邮电大学;2014年
6 谢信乾;协作中继网络中信道信息获取方法研究[D];北京邮电大学;2015年
7 迪迪(Mohammed Teeti);大规模MIMO系统的关键技术[D];华中科技大学;2015年
8 刘玉玺;多蜂窝环境下的分布式天线及基站协作技术研究[D];山东大学;2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 张航;抗导频污染的大规模MIMO信道估计和预编码技术研究[D];西南交通大学;2015年
2 伏晓慧;导频污染下Massive MIMO系统的信道估计与导频调度研究[D];西南交通大学;2015年
3 程卿卿;Massive MIMO系统中减小导频污染影响问题研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 徐政;基于大规模MIMO系统预编码算法研究[D];西安邮电大学;2015年
5 王丹;大规模MIMO系统预编码算法和导频污染问题研究[D];南京邮电大学;2015年
6 马琦;联通小区覆盖系统建设项目的风险分析与控制策略[D];南京邮电大学;2014年
7 唐文锐;大规模MIMO无线通信系统的容量分析[D];东南大学;2015年
8 黄禹淇;大规模无线MIMO系统的上行链路传输技术研究[D];东南大学;2015年
9 郑心如;大规模MIMO系统导频设计和信道估计技术研究[D];东南大学;2015年
10 姚天骐;大规模MIMO TDD无线系统中的导频污染问题研究[D];武汉邮电科学研究院;2015年
,本文编号:1944292
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/1944292.html