当前位置:主页 > 科技论文 > 信息工程论文 >

Massive MIMO系统信道估计与检测技术研究

发布时间:2018-08-31 13:50
【摘要】:Massive MIMO (Multiple-input Multiple-output)在可靠性、频谱效率、能量效率及信道容量等方面均能够带来显著的性能提升,并被公认为未来第5代(5G)移动通信系统的核心技术之一。由于在基站(Base station,BS)端进行前向预编码和反向检测时均需要利用信道状态信息,因此,信道估计结果的质量将直接影响整个通信系统的性能。同时,由于在Massive MIMO系统中,BS端将配置大规模的天线,信号处理算法的计算复杂度也将成为决定其是否具有可行性的关键因素。因此,如何以较低的计算复杂度获取精度较高的信道估计结果及信号检测结果,对Massive MIMO系统而言将是至关重要的。本文主要对Massive MIMO系统中的信道估计技术和信号检测技术进行研究。基于导频的线性信道估计算法需要用户发送大量的导频信号,该类算法具有较低的频谱利用率且其性能受到导频污染的严重限制。文中首先推导出一种对模糊矩阵进行迭代计算的方法,然后利用FRRH (Fast Recursive Row-Householder)子空间跟踪算法降低接收信号自相关矩阵的信号子空间估计过程的计算量,最后给出了一种基于FRRH的半盲信道估计算法。通过将文中所给算法的计算量和基于EVD或SVD的半盲信道估计算法的计算量进行比较,发现文中所给算法显著减少了半盲信道算法的计算量。仿真实验表明,文中所给的基于FRRH的半盲信道估计算法具有较好的收敛性能,在较低的样本数目时即可达到收敛。所给算法能够取得好于LS信道估计算法及基于EVD的半盲信道估计算法的估计性能,并且和基于SVD的半盲信道估计算法基本相当。同时,所给算法能有效地减轻导频污染对估计性能的影响。针对Massive MIMO系统中的信号检测技术,文中主要对MRC、ZF和MMSE这三种线性的检测算法进行研究,并针对每种检测算法给出了小区中每个用户可达上行链路数据速率的下界表达式。在单小区模型和多小区模型中分别对三种算法的误码率性能进行仿真比较。仿真实验结果表明,在单小区模型中,当BS端的天线数目变大时,三种算法的误码率均显著下降,且其误码率性能几乎相当,并均可在较低的SNR下即可达到理想的误码率;在多小区模型中,ZF和MMSE检测算法在不同的SNR下具有近似的误码率,并且都能取得比MRC检测算法更低的误码率。但是,当BS端天线数目较大且SNR的值较高时,MRC算法仍能够取得与ZF和MMSE检测算法近似的误码率性能。
[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

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吕子兴;张文杰;郭永;;多径情况下的信道估计算法[J];电子科技;2009年11期

2 许鹏;汪晋宽;祁峰;;改进的高效MIMO-OFDM系统EM信道估计算法[J];通信学报;2011年01期

3 吴进;;一种改进的直接判决信道估计算法研究[J];电视技术;2012年01期

4 杨知行,王军,潘长勇,杨林;地面数字电视广播的信道估计算法[J];电子学报;2002年09期

5 宋晓勤;胡爱群;李克;薛强;;用于多小区联合检测的高精度信道估计算法[J];通信学报;2008年02期

6 叶凌敏;仇洪冰;;MB-OFDM UWB系统中的信道估计算法研究[J];计算机仿真;2009年01期

7 林宏志;朱光喜;王德胜;苏钢;;正交频分复用系统中脉冲成型信道估计算法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2009年02期

8 焦东立;朱立东;;一种基于压缩感知的信道估计算法[J];空间电子技术;2011年03期

9 韩艳春;刘红云;钟雪锋;;一种新的低复杂度信道估计算法[J];电讯技术;2012年04期

10 施荣华;蒋泽艳;彭春华;王国才;;一种时频结合的中导码信道估计算法[J];计算机应用研究;2013年06期

相关会议论文 前10条

1 陈玉静;黄帅;;一种基于频域的MIMO-OFDM系统稀疏信道估计算法[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年

2 胡观华;李有明;;DSL中低复杂度的盲串音信道估计算法[A];浙江省电子学会2009学术年会论文集[C];2009年

3 丁旭;张韵农;李丹;;基于MIMO-OFDM系统的信道估计算法综述[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年

4 王建明;赵春明;;智能天线中一种改进的自适应信道估计算法[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

5 万蒙;;基于OFDM系统的信道估计算法的研究[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年

6 杨静;李洋;刘丹谱;;最大似然信道估计算法在UWB系统中的性能分析[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年

7 高云;李晓松;刘文京;李绍胜;;一种改进的OFDM系统信道估计算法[A];全国第一届信号处理学术会议暨中国高科技产业化研究会信号处理分会筹备工作委员会第三次工作会议专刊[C];2007年

8 李志红;贺立红;吴建华;;宽带无线MIMO-OFDM系统信道估计算法研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年

9 黄帅;朱卫平;孟庆民;;单载波块传输系统中稀疏信道估计算法研究[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年

10 张庆武;朱卫平;;无信号扰动误差的MIMO盲信道估计算法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年

相关博士学位论文 前6条

1 杨永立;OFDM系统非参数信道估计算法研究[D];华中科技大学;2009年

2 许鹏;适用于MIMO-OFDM系统的信道估计算法研究[D];东北大学;2011年

3 刘俊琳;OFDM系统高效接收方法的研究[D];中国科学技术大学;2006年

4 于华楠;基于压缩传感的无线通信系统信道估计研究[D];吉林大学;2012年

5 郭起霖;OFDM系统时变信道估计算法研究[D];北京邮电大学;2013年

6 赵俊义;MIMO-OFDM无线通信系统信道估计算法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 姜凯;基于门限处理的信道估计算法研究[D];天津理工大学;2013年

2 汪亚;MIMO-OFDM系统信道估计算法研究[D];西南交通大学;2015年

3 黄友丹;高移动环境下LTE上行信道估计仿真及DSP实现[D];西南交通大学;2015年

4 朱斌;高移动场景下OFDM系统信道估计技术仿真与DSP实现[D];西南交通大学;2015年

5 武鹏;分数傅里叶通信系统信道估计算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 胡倩;基于MIMO-OFDM系统的信道估计算法的研究[D];电子科技大学;2015年

7 刘钰佳;MIMO-OFDM系统中的信道估计算法研究[D];华侨大学;2015年

8 李辉;基于向量空间投影的多用户MIMO-CDMA系统半盲信道估计算法[D];电子科技大学;2014年

9 刘国英;OFDM系统中基于FFT的信道估计算法的研究[D];东北大学;2013年

10 张本斌;基于NGB-W的同步与信道估计算法研究[D];南昌航空大学;2015年



本文编号:2215182

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2215182.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户f94ec***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com