非理想条件下大规模MIMO系统性能分析与传输技术研究

发布时间：2021-07-30 05:28

　　随着智能手机及各类无线通信设备数量的剧增,移动数据业务量正呈指数级增长,催生了对高速率和高质量无线通信的紧迫需求,并促进了第五代移动通信（5thGeneration,5G）的发展。作为5G核心技术之一,大规模多入多出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技术因其潜在的频谱效率增益,自相关概念提出以来就一直受到学术界和产业界的广泛关注。当前,大规模MIMO系统在理论和应用方面存在诸多关键问题亟待解决,主要包括:1)如何处理由时变特性引起的信道状态信息（Channel State Information,CSI）过期问题;2)如何充分挖掘大规模MIMO技术在新型中继系统中的潜能;3)如何实现通信系统的低成本低功耗低复杂度部署。鉴于此,本论文围绕上述关键问题展开了深入研究,并取得了若干创新性研究成果,简述如下:首先,针对时变信道引入的CSI过期问题,研究了过期CSI条件下的大规模MIMO系统的和速率性能。具体地,利用一阶自回归模型对过期CSI进行建模,进而考虑最大比合并和迫零（Zero Forcing,ZF）接收技术,推导获得了系统和速率的闭式表达,以及基... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：167 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１?５Ｇ性能指标??另外，５Ｇ还需要大幅提高网络部署和运营效率，特别在频谱效率、能源效率和成本效??

??收发天线可以设置为两根，也可以共享一根，如图１．２所示。前者的收发天线分离，较容易??进行传输域的自干扰抑制，利于在较大器件上部署。而后者采用一个双工器，使收发信号??独立，利于提高天线利用效率，但在多天线系统中的应用存在较大挑战。??ｙ?ｙ?ｓｉ／??＇?＾?，?＾＝＾ｐｕｐｌｅｘｅｒ、??、谓Ｗ?ｊ、隱：氣??（ａ）?（ｂ）??图１．２全双工天线??按照发送信号模式，可以分为单向和双向中继。单向中继中，首先源端节点发送信号??到中继端，接着，中继端转发信号到目的节点。双向中继中，在第一个时隙，源端和目的??端节点同时发送信号给中继；在第二个时隙，中继同时将所接收信号转发给源端和目的端??节点。因此，相比于单向中继，双向中继系统可获得将近两倍的容量提升。但双向中继系??统也同时存在一些需要克服的挑战。例如

?ｆｓｗｑ?［Ｈｚ］??图１．３低精度ＡＤＣ的量化?图１．４?ＡＤＣ与采样率的关系??而对于后者，具体是指通过在ＲＦ链路中采用低精度模数转换器（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ??Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＡＤＣ）和数模转换器（Ｄｉｇｉｔａｌ－ｔｏ－Ａｎａｌｏｇ?Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＤＡＣ）的方法，最终降低??电路能耗，图１．３给出了ＡＤＣ的量化示意图［１１］。首先，ＡＤＣ／ＤＡＣ芯片的价格由量化精度决??定，因此采用低精度ＡＤＣ／ＤＡＣ能够有效降低ＲＦ链路成本。其次，ＡＤＣ／ＤＡＣ的能耗随着量??化比特数目的增加而指数增长，且隨着采样率线性增加，如图１．４所示。因此，使用低精??度ＡＤＣ／ＤＡＣ能够显著降低多天线引起的功耗，并适应于未来的宽带通信系统。并且，由??于单比特ＡＤＣ／ＤＡＣ可以省去自动增益控制（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ?Ｇａｉｎ?Ｃｏｎｔｒｏｌ


本文编号：3310790