1-比特大规模MIMO系统信道估计性能分析与优化的研究

发布时间：2022-11-12 11:58

　　近年来,为了成倍地提高无线通信系统的容量,满足未来巨量的无线通信数据业务的需求,大规模MIMO技术受到了学术界和工业界广泛的关注。作为第五代无线通信的关键技术之一,大规模MIMO技术通过在基站端安装数百根天线就能够在不增加频谱资源的情况下巨幅地提高频谱效率,并消除小区内用户间干扰和热噪声的影响。然而在实际部署大规模MIMO系统时,为每根基站天线配备一个高精度和高采样率的量化器将大大提高系统的经济成本和硬件能耗,从而阻碍了大规模MIMO系统的商用化进程。因此,为了解决由高精度和高采样率的量化器所带来的高经济成本和高硬件能耗问题,近年来,将低精度量化技术,特别是1-比特量化技术与大规模MIMO技术相结合成为研究人员关注的热点。在以上的背景下,本文针对1-比特大规模MIMO系统中的信道估计、性能分析及优化问题开展了一系列深入的理论研究,为后续的研究提供了重要的理论基础和依据。本文取得的主要创新成果归纳如下:1、首先分别针对1-比特MIMO系统和1-比特MIMO-OFDM系统,利用信道向量的对数似然函数,推导得出了无偏信道估计算法的Cramer-Rao下界,指出无偏信道估计算法无法在信噪比较高... 

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 大规模MIMO技术的优势
        1.1.2 大规模MIMO技术的挑战
        1.1.3 1-比特精度量化通信系统的研究问题与研究现状
    1.2 论文主要内容及章节安排
        1.2.1 论文主要研究内容
        1.2.2 论文主要成果
        1.2.3 论文章节安排
2 1-比特量化MIMO系统中的信道估计
    2.1 引言
    2.2 窄带系统中的信道估计
        2.2.1 上行链路系统模型
        2.2.2 Cramer-Rao下界
        2.2.3 基于似然函数的信道估计算法
        2.2.4 基于Bussgang分解的信道估计
    2.3 OFDM系统中的信道估计
        2.3.1 上行链路系统模型
        2.3.2 Cramer-Rao下界
        2.3.3 基于Bussgang的信道估计
    2.4 数值仿真结果
    2.5 本章小结
3 1-比特大规模MIMO系统的性能分析
    3.1 引言
    3.2 窄带系统中的性能分析研究
        3.2.1 系统模型
        3.2.2 上行链路与下行链路的对偶性
        3.2.3 系统中可达速率的研究
        3.2.4 系统性能分析
    3.3 OFDM系统中的性能分析研究
        3.3.1 系统模型
        3.3.2 上行链路与下行链路的对偶性
    3.4 数值仿真结果
    3.5 本章小节
4 1-比特大规模MIMO系统的性能优化研究
    4.1 引言
    4.2 最大化系统频谱效率
        4.2.1 数值仿真结果
    4.3 系统频谱效率与能量效率的折中关系
        4.3.1 系统能耗模型
        4.3.2 多目标优化理论
        4.3.3 系统频谱效率与能量效率的Pareto边界
    4.4 数值仿真结果
        4.4.1 不考虑系统硬件能耗的场景
        4.4.2 考虑系统硬件能耗的场景
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3706325