LTE系统MU-MIMO用户配对技术的研究

发布时间：2017-09-07 22:37

  本文关键词：LTE系统MU-MIMO用户配对技术的研究

  更多相关文章： LTE系统 MU-MIMO V-MIMO 用户配对 预编码 信号检测

【摘要】：新兴通信业务的高速发展,对无线通信系统的信息容量、传输速率的要求越来越高。目前,可用的频率资源是有限的,继续采用传统的通信方式无法应对通信业务对通信速度和通信质量要求的爆发式增长,如何在有限的时间和频率资源上更快更准确地传输信息是无线通信系统中十分重要的研究课题。由于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,简称MIMO)技术可以显著的提升系统的信道容量而在3GPP长期演进(Long Term Evolution,简称LTE)系统中被广泛使用。然而,在LTE上行链路中,由于用户终端尺寸、电量等的限制,大多数的终端只配置一根发射天线,若采用传统的MIMO技术,系统性能受到发射天线数目的限制,不能发挥MIMO的优势来提高信道容量。因此,针对MIMO技术在发射天线数目有限的场景的应用,在LTE上行链路中,将几个用户联合起来构成多用户MIMO(Multiuser Multiple Input Multiple Output,简称MU-MIMO)可以达到传统MIMO的效果,可进一步提高上行链路的信道容量。MU-MIMO技术在上行传输中的应用又称为虚拟MIMO(Virtual MIMO,简称V-MIMO)。在LTE下行链路中也可以使用MU-MIMO技术,将几个用户联合起来看作一个接收单元,它们可以使用相同时间相同频率的系统资源进行MU-MIMO的下行传输。现有的不少研究指出,MU-MIMO用户配对技术在LTE系统中性能的好坏主要由用户配对的算法性能、发送端使用的预编码、接收端使用的信号检测这三方面决定。因此,本文主要从这三方面研究MU-MIMO用户配对技术在LTE系统中的应用,先详细介绍和仿真基本方法,然后给出优化方案。MU-MIMO用户配对技术主要是对LTE系统物理资源调度方法的优化,本文首先描述了LTE系统中与MU-MIMO用户配对技术有关的物理层概念,包括LTE帧结构、LTE物理资源块、LTE系统中MIMO上下行传输的关键技术,对这些关键技术进行了详细讨论。除此之外,还给出了MU-MIMO系统用户配对概述、常用的LTE系统的信道模型。在介绍基本的用户配对方法前,论文详细分析与仿真了MU-MIMO传输涉及的信号检测方法和MU-MIMO下行传输涉及的预编码方法。研究的信号检测方法包括两种线性检测、串行干扰消除检测,研究的预编码方法包括求逆预编码、脏纸预编码、块对角化预编码、Tomlinson-Harashima预编码。在此基础上,论文对现有的几种最基本的用户配对算法进行了分析和仿真,包括随机配对、信道增益强度配对、信道容量配对、正交配对、行列式配对、简化的基于迫零预编码的用户配对。论文最后根据不同场景下的需求和约束,针对MU-MIMO用户配对基本方法的不足,提出了配对优化策略,包括简单误码率配对、优化误码率配对两个方案。优化方案包含有关降低用户配对计算复杂度方面的策略,在考虑两用户配对时可以使用Kuhn-Munkres算法,在任意数目用户配对时可以使用分簇方法。最后,对提出的两个优化的用户配对方案进行了仿真和分析。由仿真结果可以看出,简单误码率配对和优化误码率配对两个方案相比优化前的基本用户配对算法,误码率和吞吐量性能有显著的提升,取得了降低复杂度和提高系统性能的目的。
【关键词】：LTE系统 MU-MIMO V-MIMO 用户配对 预编码 信号检测
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.3;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 本文研究背景11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文主要工作和内容结构安排14-17
• 第二章 LTE系统中的MU-MIMO技术17-36
• 2.1 LTE帧结构17-19
• 2.2 LTE物理资源块19-20
• 2.3 LTE系统中MIMO传输的关键技术20-27
• 2.3.1 LTE系统下行MIMO传输20-23
• 2.3.2 LTE系统上行MIMO传输23-27
• 2.4 MU-MIMO用户配对概述27-33
• 2.4.1 MU-MIMO用户配对系统模型27-31
• 2.4.2 MU-MIMO用户配对性能研究31-33
• 2.5 常用的MIMO信道模型33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 基于MU-MIMO技术的用户配对的基本方法36-64
• 3.1 MU-MIMO配对中信号检测的分析与仿真36-41
• 3.1.1 线性检测36-38
• 3.1.2 串行干扰消除检测38-41
• 3.2 MU-MIMO下行预编码的方法分析与仿真41-49
• 3.2.1 求逆预编码41-43
• 3.2.2 脏纸预编码43-45
• 3.2.3 块对角化预编码45-47
• 3.2.4 Tomlinson-Harashima预编码47-49
• 3.3 MU-MIMO用户配对基本方法的分析与仿真49-63
• 3.3.1 随机配对49-51
• 3.3.2 信道增益强度配对51-53
• 3.3.3 信道容量配对53-56
• 3.3.4 正交配对56-58
• 3.3.5 行列式配对58-60
• 3.3.6 简化的基于迫零预编码的用户配对60-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第四章 基于MU-MIMO技术的优化的用户配对方案64-75
• 4.1 简单误码率配对64-68
• 4.1.1 简单误码率配对的原理64-66
• 4.1.2 简单误码率配对的仿真与分析66-68
• 4.2 优化误码率配对68-73
• 4.2.1 优化误码率配对的原理68-70
• 4.2.2 优化误码率配对的仿真与分析70-73
• 4.3 本章小结73-75
• 总结与展望75-78
• 参考文献78-80
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果80-81
• 致谢81-82
• 附件82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈志;刘珊珊;曹型兵;;多输入多输出系统中的预编码技术研究[J];数字技术与应用;2012年02期

2 徐伟;;浅谈电子通讯的预编码技术[J];电脑知识与技术;2012年27期

3 李超;郭丽娜;;电子通讯的预编码技术分析[J];电子制作;2013年19期

4 解芳;袁超伟;程铁铮;;利用干扰提高容量的低复杂度预编码方法[J];北京邮电大学学报;2009年05期

5 陶立;;一种电子通讯技术的预编码解析[J];电脑知识与技术;2012年30期

6 张文;龚钢;;抑制小区间干扰的迟延可容忍预编码方案[J];科技通报;2013年07期

7 冉金志;林初善;邵云飞;廖晓闽;;几何平均分解的矢量预编码方案设计[J];中国科技信息;2013年22期

8 卢鑫;;Closed-Loop MIMO系统线性预编码技术[J];中国新通信;2008年11期

9 郑凤;陈润芊;卢国仙;武穆清;;一种新的非线性预编码算法[J];北京理工大学学报;2012年01期

10 范慧婧;孙长印;卢光跃;;抑制小区间干扰的改进信漏噪比预编码方法[J];电讯技术;2012年08期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 刘伟;张春阳;邵珠雷;;相关衰落信道中星座预编码和球译码[A];第十届中国科协年会论文集（一）[C];2008年

2 邵玉斌;龙华;向凤红;;MIMO通信系统空域维纳预编码器及性能分析[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年

3 刘继雄;李有明;周新星;;DSL基于误差符号的自适应预编码算法[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年

4 钟俊;彭启琮;;有限比特反馈下OFDM系统的预编码技术[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年

5 马守贵;陈明;;MIMO系统中基于离散速率集的线性预编码研究[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（下）[C];2008年

6 黄永明;杨绿溪;;采用分组线性星座预编码OFDM的分层空时传送方式及其迭代接收[A];第十二届全国信号处理学术年会（CCSP-2005）论文集[C];2005年

7 王道彬;米文智;;一种基于TXMMSE预编码的新型OFDM系统研究[A];四川省通信学会2011年学术年会论文集[C];2011年

8 张亚东;丛键;王卓镭;;一种基于预编码降低OFDM信号峰均功率比的技术[A];2007’促进西部发展声学学术交流会论文集[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 曹新莉;卫星多天线数据传输下水库水情测报编解码技术与方法研究[D];武汉大学;2012年

2 吕磊;MIMO系统中基于有限反馈的预编码及天线合并技术研究[D];电子科技大学;2014年

3 刘萌萌;未来MIMO技术的性能分析和预编码研究[D];北京邮电大学;2015年

4 胡志蕊;多小区协作系统下预编码及收发联合处理技术研究[D];北京邮电大学;2015年

5 张萌;协同无线通信系统中的关键技术研究[D];上海交通大学;2014年

6 董全;下一代无线网络的预编码研究[D];西安电子科技大学;2015年

7 王伟;多用户MIMO系统预编码技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

8 王超;多天线系统中的反馈与预编码技术研究[D];浙江大学;2016年

9 王楠;中继协作通信中的编码技术研究[D];东南大学;2015年

10 张蕾;非线性预编码技术研究[D];浙江大学;2016年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 粟唐;高速移动场景下LTE下行预编码技术研究[D];西南交通大学;2015年

2 张伟;Massive MIMO预编码技术研究与性能评估[D];北京交通大学;2016年

3 王东;大规模MIMO多天线系统信道信息获取与预编码技术研究[D];东南大学;2015年

4 朱云帆;多制式无线通信L2S仿真方法[D];东南大学;2015年

5 赵晶晶;LTE-A系统预编码技术和中继资源分配研究[D];东南大学;2015年

6 徐志宇;基于广播信道的MIMO预编码和检测研究[D];南京邮电大学;2015年

7 乔慧;基于干扰对齐的预编码算法MSV在协作多点传输LTE-A系统中的应用[D];青岛科技大学;2016年

8 马昱东;无线中继通信编码与预编码研究[D];南京大学;2016年

9 涂红柳;大规模MIMO系统中基于向量模值算法的预编码方法的研究[D];安徽大学;2016年

10 林涛;无线局域网中的多用户MIMO预编码技术研究[D];西南交通大学;2016年

，

本文编号：810288