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大规模天线异构网络能效问题的研究

发布时间:2018-08-26 16:26
【摘要】:大规模天线(Massive multiple-input multiple output,Massive MIMO)和异构网络(Heterogeneous network,Het Nets)是第五代移动通信系统(5G)中的两种关键技术,两者的结合将会极大地提高移动通信系统的性能与服务指标。相比于传统的MIMO异构网络,大规模天线异构网络具有信道随机性趋于稳定、降低用户间干扰及相关性、空间自由度高等特性。但是随着异构网络中天线数目的增加,系统的能耗也随之增加,尤其是在如今倡导绿色通信的背景下,能源效率成为了研究的热点问题。本课题针对大规模天线异构网络系统的能效问题展开研究,主要研究内容如下:首先,本文分析了大规模天线系统的网络架构和优势,介绍了几种在大规模天线异构网络系统研究中的关键技术。为接下来对系统能源效率及其他性能的分析提供理论基础。其次,在构建的大规模天线异构网络多用户场景中,本文针对大规模天线异构网络系统中的用户集中区域(热点区域)的能源效率问题进行分析。利用大规模天线系统的空间性以及联合空分复用(Joint Spatial Division Multiplexing,JSDM)技术,在热点区域构建一环散射模型环境,并利用预编码方案来消除宏蜂窝基站对热点区域的干扰。运用随机矩阵理论,对热点区域用户下行链路的频谱效率和能源效率进行了分析,得到了系统能效的极限表达式。最后通过仿真得到了能源效率和基站天线数、基站发射功率的关系。最后,本文分析了在最大比传输预编码和迫零预编码算法下,大规模天线异构网络系统下行链路的能效问题,推导出两种预编码算法下的系统和速率,构建系统功耗模型,定义了系统能效表达式。比较了在不同条件下,两种预编码方案对大规模天线异构网络系统能效的影响。
[Abstract]:Large-scale antenna (Massive multiple-input multiple output,Massive MIMO) and heterogeneous network (Heterogeneous network,Het Nets) are two key technologies in the fifth generation mobile communication system (5G). The combination of the two technologies will greatly improve the performance and service index of the mobile communication system. Compared with traditional MIMO heterogeneous networks, large scale antenna heterogeneous networks tend to stabilize channel randomness, reduce user interference and correlation, and have high spatial degree of freedom. However, with the increase of the number of antennas in heterogeneous networks, the energy consumption of the system also increases, especially in the context of green communication, energy efficiency has become a hot issue. The main contents of this paper are as follows: firstly, this paper analyzes the network architecture and advantages of large-scale antenna heterogeneous network system. This paper introduces several key technologies in the research of large-scale antenna heterogeneous network system. It provides a theoretical basis for the analysis of energy efficiency and other performance of the system. Secondly, in the multi-user scenario of large scale antenna heterogeneous network, this paper analyzes the energy efficiency of the user concentrated area (hot spot) in the large-scale antenna heterogeneous network system. Based on the spatial characteristics of large scale antenna system and the combined space division multiplexing (Joint Spatial Division Multiplexing,JSDM) technique, a ring scattering model environment is constructed in the hot spot region, and the interference of the macro cellular base station to the hot spot region is eliminated by using the precoding scheme. Based on stochastic matrix theory, spectrum efficiency and energy efficiency of downlink for users in hot spots are analyzed, and the limit expression of system energy efficiency is obtained. Finally, the energy efficiency, the number of base station antennas and the power of base station are obtained by simulation. Finally, this paper analyzes the downlink energy efficiency of large-scale antenna heterogeneous network systems under the maximum specific transmission precoding and zero-forcing precoding algorithms, deduces the system and rate under the two precoding algorithms, and constructs the power consumption model of the system. The expression of system energy efficiency is defined. The effects of two precoding schemes on the energy efficiency of large scale antenna heterogeneous network systems are compared under different conditions.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.5

【参考文献】

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本文编号:2205483

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