大规模MIMO信道状态信息获取与传输方案优化设计

发布时间：2020-12-11 12:24

　　新一代移动通信对传输速率、端到端时延、连接数、密集覆盖、频谱利用率和能效等性能都提出了更高的要求。为了在有限的空时频资源下满足这些性能需求,新一代移动通信系统引入了多种能进一步挖掘频谱效率的高效无线传输技术。其中,在收发端配置大规模天线阵列的大规模MIMO技术能进一步挖掘空间维度资源,可以在单位时频资源上可使频谱效率较传统的通信系统再提升一个量级。然而,大规模MIMO通信技术在应用过程中仍面临诸多亟待解决的问题,如在频分双工制式下,大规模天线阵列在信道状态信息获取过程中,需要大量的导频和量化反馈开销会消耗更多的时频资源。此外,毫米波频段可以提供更为丰富的带宽资源,并且更短的毫米波波长使得在非常小区域内封装大规模天线阵列成为可能。因此,工作在毫米波频段的大规模MIMO技术,可以提供更多的频带资源。然而,不同于传统的低频段MIMO系统的传输特性和物理特性,大规模毫米波通信的全数字实现需要配置大量高成本射频链路器件,这导致更高昂的射频成本开销。此外,高频信号严重的路径损耗极大地增加了为满足覆盖要求的系统部署成本。针对以上问题,本论文进行了“大规模MIMO信道状态信息获取与传输方案优化设计”这... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：163 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
专用术语与数学符号注释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 大规模MIMO技术特性概述和研究现状
        1.2.1 大规模MIMO以及毫米波MIMO系统信道状态信息获取
        1.2.2 高频大规模MIMO系统构架及其预编码和检测设计
        1.2.3 大规模MIMO密集组网
    1.3 论文的研究内容和结构安排
第二章 大规模MIMO FDD系统中信道状态信息获取
    2.1 引言
    2.2 系统模型
    2.3 基于波束块结构压缩感知的联合信道估计
        2.3.1 波束块结构信道估计问题描述与求解
        2.3.2 导频块相关性分析
        2.3.3 用户分组
    2.4 基于压缩采样理论的信道量化反馈方案设计
        2.4.1 信道幅度量化与反馈
        2.4.2 信道相位量化与反馈
        2.4.3 量化误差分析
    2.5 仿真结果与分析
        2.5.1 基于波束块结构的信道估计
        2.5.2 基于量化反馈的信道估计
    2.6 本章小结
    2.7 附录
        2.7.1 定理1的证明
        2.7.2 引理3的证明
        2.7.3 定理2的证明
第三章 基于时延预补偿的单载波毫米波数模混合预编码设计
    3.1 引言
    3.2 信道模型与单载波传输系统模型
        3.2.1 信道模型
        3.2.2 单用户系统中基于时延预补偿的单载波传输模型
        3.2.3 多用户系统中基于时延预补偿的单载波传输模型
    3.3 单用户系统下问题描述与预编码设计
        3.3.1 单用户系统下问题描述
        3.3.2 单用户MISO系统全数字预编码设计
        3.3.3 有限射频单元下的联合码字选择与预编码设计
    3.4 多用户系统下问题描述与预编码设计
        3.4.1 问题描述
        3.4.2 全数字预编码设计
        3.4.3 联合码字选择与预编码设计
        3.4.4 联合码字选择与预编码设计的修正解
    3.5 仿真结果与分析
        3.5.1 单用户系统
        3.5.2 多用户系统
    3.6 本章小结
    3.7 附录：等式 （3.47） 的证明
第四章 毫米波透镜阵列系统联合天线选择与波束成型设计
    4.1 引言
    4.2 系统模型
        4.2.1 透镜天线阵列
        4.2.2 多用户毫米波透镜MISO信道模型
    4.3 单载波路径时延预补偿传输
        4.3.1 单用户系统单载波路径时延补偿
        4.3.2 多用户系统
    4.4 单用户系统下联合天线选择与波束成型设计
        4.4.1 全数字波束成型设计
        4.4.2 有限射频通道数目下的联合天线选择与波束成型设计
    4.5 多用户系统下联合天线选择与波束成型设计
        4.5.1 全数字波束成型设计
        4.5.2 有限射频通道数目下的联合天线选择与波束成型设计
    4.6 仿真实验与结果分析
        4.6.1 单用户系统
        4.6.2 多用户系统
    4.7 本章小结
第五章 多子阵毫米波通信系统中联合子阵选择与预编码设计
    5.1 引言
    5.2 信道模型与单载波传输系统模型
        5.2.1 时域毫米波信道模型
        5.2.2 时延预补偿的单载波传输模型
    5.3 问题描述与预编码方案设计
    5.4 仿真实验与结果分析
    5.5 本章小结
第六章 雾接入网络中以内容为中心的多播传输方案设计
    6.1 引言
    6.2 网络模型与假设
        6.2.1 预提取和缓存模型
        6.2.2 前程链路传输模型
        6.2.3 接入链路传输模型
    6.3 问题描述
        6.3.1 缓存文件传输时延问题建模
        6.3.2 未缓存子文件传输时延问题描述
    6.4 优化算法设计
        6.4.1 缓存子文件时延的优化算法设计
        6.4.2 未缓存于边缘节点的子文件传输优化设计
    6.5 仿真实验与分析
    6.6 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 未来研究展望
    7.3 结束语
致谢
参考文献
作者攻读博士学位期间的研究成果
作者攻读博士学位期间参加的项目



本文编号：2910520