高速铁路环境下的大规模MIMO波束成形预编码研究
发布时间：2021-02-04 07:46
随着互联网行业的飞速发展和多媒体通信设备的普及,数据流量业务的需求也在爆炸式地快速增长,面向2020年以后的第五代移动通信系统将要面临更高和更快的数据传输速率需求,因此,传统由几根天线组成的MIMO技术已无法满足数据业务的需求,在此基础上将天线数量进行扩展的大规模MIMO技术成为研究趋势,该技术通过在基站侧配置数量更多的天线阵列,进一步提高了通信质量。本论文基于波束域空分多址的概念,在大规模MIMO场景下,针对波束成形预编码的简化方式以及移动场景下波束集的自适应分配方法展开了分析和研究。高速铁路场景下的预编码,可以通过修改静止场景下的预编码方法来实现,所以本文首先对静止场景下大规模MIMO的预编码化简问题进行了研究,基于迫零准则（ZF）的预编码方案和基于最小均方误差（MMSE）的预编码方案是应用广泛的两种波束成形预编码方式。但是,在大规模MIMO场景下,发送端和接收端的天线数量较大,在应用ZF和MMSE两种预编码方法时,对矩阵的求逆计算变得尤为复杂。针对上述问题,本文研究了波束域的降维预编码方案来降低预编码计算的复杂度,通过引入波束域信道矩阵的概念,对维度较大的全维信道矩阵进行等效分解...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
移动场景下的大规模MIMO通信场景在移动场景下，上述信道模型中的参数和均为随时间变化[17]，
图 3.2 预编码系统图虑信道编码，则信号经过预编码矩阵后发送信号变为X WS 站与用户接收端的信道为线性信道时，若信号传输经过t rN N维的信道 H通过信道H 后的接收信号为R HX 示不考虑噪声情况下的输出端信号，在加入噪声n后，接收端收到的实际Y R n 将信号进行线性解调最终得到原始信号 S 的估计值 S S DY DHWS Dn diag DHW S diang DHW S Dn 信号检测矩阵
图 3.5 波束域的降维预编码方案与全维预编码方案的误比特率性能比较图 3.5，可以看出，在低信噪比场景下，降维后的进行波束域预编码与不降差别不大，而在信噪比较高时，尽管降维方式的误码率会略高于不降维时噪比较大时，降维的 ZF 预编码其误码率均可以达到510 左右，因此，该方价值 另外可以看出，当信噪比较大时，基于最小均方误差的 MMSE 预编码显，使用 MMSE 的预编码方式与使用 ZF 时差别不大，因此，在大信噪比的情复杂度相对较小的 ZF 方式 ，对降维方案的实施复杂度进行分析 由于目前的预编码化简方案的复杂总数的平方阶，所以，我们以文献[52]所提的基于正则对偶方式的预编码析 然后，采用本章所提出的波束域降维方式的和文献[52]所提的正则对维情况下的三种预编码方案进行复杂度进行比较 其中，正则对偶算法的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于内波束干扰消除的大规模MIMO低复杂度波束成形[J]. 周应超,黄琼,申滨. 电子技术应用. 2017(08)
[2]3D non-stationary wideband circular tunnel channel models for high-speed train wireless communication systems[J]. Yu LIU,Cheng-Xiang WANG,Carlos LOPEZ,Xiaohu GE. Science China（Information Sciences）. 2017(08)
[3]基于DoA的高速场景下大规模MIMO自适应波束成形[J]. 廖勇,李瑜锋,沈轩帆. 通信学报. 2017(06)
[4]面向5G的大规模MIMO技术综述[J]. 张雷,代红. 电讯技术. 2017(05)
[5]5G High Mobility Wireless Communications: Challenges and Solutions[J]. Pingzhi Fan,Jing Zhao,Chih-Lin I. 中国通信. 2016(S2)
[6]面向5G的大规模天线无线传输理论与技术[J]. 张阳. 通讯世界. 2016(22)
[7]An overview of transmission theory and techniques of large-scale antenna systems for 5G wireless communications[J]. Dongming WANG,Yu ZHANG,Hao WEI,Xiaohu YOU,Xiqi GAO,Jiangzhou WANG. Science China（Information Sciences）. 2016(08)
[8]面向5G的大规模天线无线传输理论与技术[J]. 王东明,张余,魏浩,尤肖虎,高西奇,王江舟. 中国科学:信息科学. 2016(01)
[9]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
[10]高速铁路车地宽带无线通信方案比较研究[J]. 李栋. 铁道工程学报. 2012(03)
硕士论文
[1]大规模MIMO BDMA下行链路检测方法研究[D]. 曹磊.东南大学 2016
[2]Massive MIMO预编码技术研究与性能评估[D]. 张伟.北京交通大学 2016
本文编号：3017983
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
移动场景下的大规模MIMO通信场景在移动场景下，上述信道模型中的参数和均为随时间变化[17]，
图 3.2 预编码系统图虑信道编码，则信号经过预编码矩阵后发送信号变为X WS 站与用户接收端的信道为线性信道时，若信号传输经过t rN N维的信道 H通过信道H 后的接收信号为R HX 示不考虑噪声情况下的输出端信号，在加入噪声n后，接收端收到的实际Y R n 将信号进行线性解调最终得到原始信号 S 的估计值 S S DY DHWS Dn diag DHW S diang DHW S Dn 信号检测矩阵
图 3.5 波束域的降维预编码方案与全维预编码方案的误比特率性能比较图 3.5，可以看出，在低信噪比场景下，降维后的进行波束域预编码与不降差别不大，而在信噪比较高时，尽管降维方式的误码率会略高于不降维时噪比较大时，降维的 ZF 预编码其误码率均可以达到510 左右，因此，该方价值 另外可以看出，当信噪比较大时，基于最小均方误差的 MMSE 预编码显，使用 MMSE 的预编码方式与使用 ZF 时差别不大，因此，在大信噪比的情复杂度相对较小的 ZF 方式 ，对降维方案的实施复杂度进行分析 由于目前的预编码化简方案的复杂总数的平方阶，所以，我们以文献[52]所提的基于正则对偶方式的预编码析 然后，采用本章所提出的波束域降维方式的和文献[52]所提的正则对维情况下的三种预编码方案进行复杂度进行比较 其中，正则对偶算法的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于内波束干扰消除的大规模MIMO低复杂度波束成形[J]. 周应超,黄琼,申滨. 电子技术应用. 2017(08)
[2]3D non-stationary wideband circular tunnel channel models for high-speed train wireless communication systems[J]. Yu LIU,Cheng-Xiang WANG,Carlos LOPEZ,Xiaohu GE. Science China（Information Sciences）. 2017(08)
[3]基于DoA的高速场景下大规模MIMO自适应波束成形[J]. 廖勇,李瑜锋,沈轩帆. 通信学报. 2017(06)
[4]面向5G的大规模MIMO技术综述[J]. 张雷,代红. 电讯技术. 2017(05)
[5]5G High Mobility Wireless Communications: Challenges and Solutions[J]. Pingzhi Fan,Jing Zhao,Chih-Lin I. 中国通信. 2016(S2)
[6]面向5G的大规模天线无线传输理论与技术[J]. 张阳. 通讯世界. 2016(22)
[7]An overview of transmission theory and techniques of large-scale antenna systems for 5G wireless communications[J]. Dongming WANG,Yu ZHANG,Hao WEI,Xiaohu YOU,Xiqi GAO,Jiangzhou WANG. Science China（Information Sciences）. 2016(08)
[8]面向5G的大规模天线无线传输理论与技术[J]. 王东明,张余,魏浩,尤肖虎,高西奇,王江舟. 中国科学:信息科学. 2016(01)
[9]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
[10]高速铁路车地宽带无线通信方案比较研究[J]. 李栋. 铁道工程学报. 2012(03)
硕士论文
[1]大规模MIMO BDMA下行链路检测方法研究[D]. 曹磊.东南大学 2016
[2]Massive MIMO预编码技术研究与性能评估[D]. 张伟.北京交通大学 2016
本文编号：3017983
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3017983.html
