大规模多用户分布式天线系统的导频复用技术研究

发布时间：2017-04-03 19:00

  本文关键词：大规模多用户分布式天线系统的导频复用技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：第五代移动通信系统(5G,5th Generation Mobile Communication Systems)的提出,向人们展示了一个速率更快、覆盖更广、链路更稳定的通信世界,因此,其对频谱效率和能量效率提出了更高的要求。大规模多输入多输出技术(MIMO, Multiple-Input Multiple-Output)是实现5G的关键技术之一,通过增加天线数,可以大大提高空间分辨率,提高信道容量。大规模分布式天线系统(DAS, Distributed Antenna System)是大规模MIMO的一种天线部署方式。通过将天线分散部署在小区中,可以进一步提高系统容量。然而,由于DAS中用户数的巨大和正交导频数的有限之间的矛盾,导频污染成为了制约系统容量的关键因素。本文研究课题之一便是研究了导频污染下大规模DAS的频谱效率。此外,本文研究的另外一个课题便是大规模DAS中的低复杂度导频分配方案。首先,本文介绍了研究背景,回顾了大规模MIMO技术的发展历程,分析了大规模DAS的特点和优势以及存在的问题,从而,引出了本论文的研究内容。本论文介绍了单小区大规模DAS的系统模型。基于该模型,论文推导了系统在理想信道状态(CSI, Channel State Information)的系统容量。通过仿真,对比了在没有导频污染和导频污染最严重的情况下系统和速率。仿真结果的巨大差距表明大规模DAS是一个干扰受限系统,导频污染对系统的影响远远超过噪声对系统的影响。因此,降低导频污染对于提高大规模DAS系统容量至关重要。论文随后将重点放在了导频污染下的大规模DAS。首先对系统进行了信道估计,随后推导了系统的容量的下界。紧接着通过大数定理,推导了系统在RAU数目趋近于无穷时的系统和容量的渐近性能。最后,还通过Hadamard不等式对公式计算进行简化,求得了系统和容量的上界。随后,论文对仿真方法和参数进行了介绍,采用最简单的随机导频分配算法进行理论仿真验证。仿真结果表明本文所推导的大规模DAS的容量渐近值及其上界下界都十分精确。最后本文对大规模DAS的导频分配算法进行了研究。基于相距越远的用户之间的导频污染越小这个基本观点,再结合图论的着色理论,将导频分配问题抽象成图的着色问题。(1)首先提出了稀疏化导频分配算法,通过设定阈值定性地将导频污染矩阵稀疏化,再进行着色分配。(2)随后,针对稀疏化导频分配算法的阈值不确定问题,提出了最小化最大干扰导频分配算法,将导频污染大小量化,将用户受到的最大干扰最小化来减小导频污染。(3)最后,提出了理论上最优的最大化各态历经和容量导频分配算法,穷举计算每个用户采用每个导频时的系统容量,取最优导频。论文深入分析了三种算法的性能优劣以及算法复杂度和适用范围。最后通过仿真,验证了算法的可行性和可靠性,并给出了特定系统配置下的最优导频数。
【关键词】：5G 大规模DAS 导频污染 容量 导频分配算法 干扰图
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 符号说明12-13
• 英文缩略词13-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 论文研究背景及意义15-19
• 1.1.1 移动通信的发展历史15-17
• 1.1.2 发展5G的现实驱动力17-19
• 1.2 5G的关键技术—MIMO技术的发展19-23
• 1.2.1 多天线系统的分类19-20
• 1.2.2 单用户MIMO20-21
• 1.2.3 多用户MIMO21
• 1.2.4 大规模天线系统21-23
• 1.2.5 大规模MIMO的线性预编码与信道估计23
• 1.3 论文主要工作与安排23-25
• 第二章 大规模分布式天线系统25-35
• 2.1 信号传输模型25-27
• 2.2 分布式天线系统27-29
• 2.2.1 分布式天线系统的概念27
• 2.2.2 分布式天线系统的信道特性27-28
• 2.2.3 分布式天线系统的特点28-29
• 2.3 行单小区多用户大规模DAS的系统模型29-30
• 2.4 想CSI下单小区大规模DAS的和速率30-32
• 2.5 仿真结果32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 大规模MIMO上行链路容量研究35-49
• 3.1 引言35-36
• 3.2 大规模DAS的信道估计36-39
• 3.3 导频复用下的大规模DAS的和容量39-43
• 3.3.1 大规模DAS的和速率39-41
• 3.3.2 大规模DAS的渐近容量分析41-43
• 3.4 理论仿真与结果分析43-47
• 3.4.1 平均和容量43
• 3.4.2 仿真参数和仿真结果43-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 低复杂度的大规模多用户DAS的导频分配算法49-69
• 4.1 引言49-50
• 4.2 稀疏化导频分配算法50-57
• 4.2.1 图着色理论的基本知识50
• 4.2.2 导频分配的图抽象化50-52
• 4.2.3 干扰图的稀疏化52-53
• 4.2.4 稀疏化干扰图的着色53
• 4.2.5 仿真结果和分析53-55
• 4.2.6 稀疏化导频分配算法的缺陷55-57
• 4.3 最小化最大干扰导频分配算法57-63
• 4.3.1 干扰图的优化57-58
• 4.3.2 算法步骤58-60
• 4.3.3 仿真结果和分析60-63
• 4.4 最大化各态历经和容量算法63-66
• 4.4.1 最大化各态历经和容量算法流程63
• 4.4.2 仿真结果和分析63-66
• 4.5 算法复杂度分析和总结66-67
• 4.5.1 随机导频分配算法66
• 4.5.2 稀疏化导频分配算法66
• 4.5.3 最小化最大干扰导频分配算法66-67
• 4.5.4 最大化各态历经和容量导频分配算法67
• 4.5.5 算法总结67
• 4.6 本章小结67-69
• 第五章 全文总结与展望69-71
• 5.1 论文工作总结69-70
• 5.2 论文工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间的研究成果75-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王海荣;俞菲;黄永明;杨绿溪;;大规模MIMO多小区TDD系统中的预编码策略和导频调度[J];信号处理;2013年08期

  本文关键词：大规模多用户分布式天线系统的导频复用技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：284789