Massive MIMO系统信道估计与检测技术研究
[Abstract]:Massive MIMO (Multiple-input Multiple-output) is recognized as one of the core technologies of the 5th generation (5G) mobile communication system in terms of reliability, spectrum efficiency, energy efficiency and channel capacity. Since both forward precoding and reverse detection at the base station (Base station,BS) require the use of channel state information, the quality of channel estimation results will directly affect the performance of the entire communication system. At the same time, the complexity of the signal processing algorithm will be the key factor to determine the feasibility of the Massive MIMO system, because the BS terminal will be equipped with a large scale antenna. Therefore, how to obtain the accurate channel estimation results and signal detection results with low computational complexity is very important for Massive MIMO systems. In this paper, channel estimation and signal detection in Massive MIMO system are studied. Pilot based linear channel estimation algorithms require users to send a large number of pilot signals. These algorithms have low spectral efficiency and their performance is severely limited by pilot pollution. In this paper, a method for iterative calculation of fuzzy matrix is derived, and then the FRRH (Fast Recursive Row-Householder subspace tracking algorithm is used to reduce the computational complexity of the signal subspace estimation of the autocorrelation matrix of the received signal. Finally, a semi-blind channel estimation algorithm based on FRRH is presented. By comparing the computational complexity of the proposed algorithm with that of the semi-blind channel estimation algorithm based on EVD or SVD, it is found that the proposed algorithm has significantly reduced the computational complexity of the semi-blind channel algorithm. Simulation results show that the proposed semi-blind channel estimation algorithm based on FRRH has good convergence performance and can converge when the number of samples is low. The performance of the proposed algorithm is better than that of the LS channel estimation algorithm and the semi-blind channel estimation algorithm based on EVD, and is similar to that of the semi-blind channel estimation algorithm based on SVD. At the same time, the proposed algorithm can effectively reduce the influence of pilot pollution on the estimation performance. Aiming at the signal detection technology in Massive MIMO system, three linear detection algorithms, MRC,ZF and MMSE, are studied in this paper, and the lower bound expression of the uplink data rate for each user in the cell is given for each detection algorithm. In the single cell model and the multi-cell model, the BER performance of the three algorithms is simulated and compared. The simulation results show that when the number of antennas at the BS end increases, the BER of the three algorithms decreases significantly in the single cell model, and the BER performance of the three algorithms is almost the same, and the BER can reach the ideal bit error rate under the lower SNR. In the multi-cell model, both ZF and MMSE detection algorithms have approximate bit error rate (BER) under different SNR conditions, and can achieve lower BER than MRC detection algorithm. However, when the number of BS antennas is large and the value of SNR is high, the BER performance of MRC algorithm is similar to that of ZF and MMSE detection algorithms.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN919.3
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,本文编号:2215182
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