大规模MIMO无线传输关键技术研究

发布时间：2022-12-07 23:35

　　作为第五代移动通信系统（the 5th generation mobile communication,5G）物理层关键技术之一,大规模多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）技术通过在基站侧配置大规模天线阵列,可以实现同一时频资源上多个用户同时与基站进行通信,显著地提升了系统的频谱效率和能量效率。此外,在不增加基站密度和带宽的条件下,大规模MIMO技术可通过增加基站天线数目来提高系统容量。理论证明,当基站天线数量趋于无穷时,系统的快衰落和非相关噪声可忽略不计,最简单的线性预编码算法性能趋于最优。与此同时,为应对未来5G网络数据流量的爆炸式增长,异构网络通过在宏基站（macro base station,MBS）覆盖范围内密集部署不同类型的低功率节点（small access point,SAP）,可以有效地增强网络容量和用户体验。大规模MIMO技术与异构网络架构相结合,为进一步提升5G网络性能提供了一种可靠的解决方案。获取准确的信道状态信息（channel state information,CSI）对于充分发挥大规模MIMO系统性能至关... 

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
缩略语
常用数学符号
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 大规模MIMO系统概述
        1.1.2 毫米波与异构网络概述
        1.1.3 大规模MIMO与毫米波、异构网融合研究的意义
    1.2 大规模MIMO研究现状
        1.2.1 大规模MIMO导频污染研究现状
        1.2.2 大规模MIMO在异构网中应用研究现状
    1.3 主要创新工作与章节安排
        1.3.1 主要创新工作
        1.3.2 论文的组织框架
2 大规模MIMO系统性能分析以及干扰消除
    2.1 引言
    2.2 相关文献综述
    2.3 系统模型
        2.3.1 上行训练
        2.3.2 导频复用
        2.3.3 导频序列选择
    2.4 导频复用下的系统性能分析以及干扰消除
        2.4.1 信道估计
        2.4.2 上行数据传输
        2.4.3 基于小区静默的干扰消除
    2.5 导频分配方案
        2.5.1 系统NMSE界限确定
        2.5.2 导频分配
    2.6 数值结果
    2.7 本章小结
3 基于信道估计的大规模MIMO导频设计
    3.1 引言
    3.2 相关工作综述
    3.3 系统模型
    3.4 信道估计
    3.5 导频设计准则
    3.6 最优导频序列设计
        3.6.1 多小区最优导频序列设计
        3.6.2 结果分析
        3.6.3 导频设计参数选择
    3.7 数值分析
    3.8 本章小结
    3.9 附录
        3.9.1 公式(3-11)证明
        3.9.2 公式(3-36)证明
        3.9.3 公式(3-39)证明
        3.9.4 公式(3-41)证明
4 回程容量受限下基于小区扩展的大规模MIMO数据传输方案
    4.1 引言
    4.2 相关工作综述
    4.3 系统模型
    4.4 通信方案
        4.4.1 上行训练
        4.4.2 下行数据传输
    4.5 小区边界扩展
        4.5.1 微小区边界扩展
        4.5.2 系统和速率最大化
    4.6 回程容量受限下的下行数据传输
        4.6.1 下行预编码
        4.6.2 计算复杂度分析
        4.6.3 单小区用户和速率下确界
    4.7 数值仿真结果
    4.8 本章小结
    4.9 附录
        4.9.1 EUB证明
        4.9.2 定理4.1证明
5 基于毫米波大规模MIMO的异构网络无线回程混合波束赋形研究
    5.1 引言
    5.2 相关工作综述
    5.3 系统模型
        5.3.1 网络拓扑结构
        5.3.2 信道模型
    5.4 回程链路和速率最大化
        5.4.1 单SAP模拟域RF预编码设计
        5.4.2 多SAP数字域预编码设计
        5.4.3 计算复杂度分析
    5.5 数值仿真结果
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 不足与展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文与其他成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]5G无线通信网络物理层关键技术[J]. 倪善金,赵军辉.  电信科学. 2015(12)
[2]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)



本文编号：3713087