大规模MIMO系统信道估计关键技术研究

发布时间：2017-09-26 04:13

  本文关键词：大规模MIMO系统信道估计关键技术研究

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【摘要】：大规模MIMO多天线技术是下一代移动通信系统的关键技术之一。相比传统MIMO多天线系统,大规模MIMO多天线系统具有许多性能优势。然而,这些性能优势实现的前提是基站和用户都已知理想的上、下行链路信道状态信息。由于基站天线数量庞大,在FDD系统中,为减少采用正交训练序列进行信道估计时占用的下行链路资源,本文提出了基于闭环训练序列的下行链路信道估计方案；为使基站获取下行链路信道状态信息,本文对信道状态信息的有限反馈进行了研究。首先,本文介绍了传统MIMO技术的研究进展以及大规模MIMO多天线系统的基本概念,并概述了大规模MIMO多天线系统的信道估计及有限反馈技术。针对大规模MIMO多天线系统中几种基于训练序列的信道状态信息获取方法,本文进行了研究。另外,本文分析了大规模MIMO多天线系统信道估计中存在的一些问题,如导频污染、TDD系统中的上下行链路互易性校准等；实际系统中,上述问题会影响基站获取下行链路信道状态信息。其次,本文研究了FDD大规模MIMO多天线系统中基于闭环训练序列的下行链路信道估计方法。本文考虑了大规模MIMO多天线系统信道的空间及时间相关特性,通过离散一阶高斯马尔可夫模型对空间、时间相关的信道进行建模,利用卡尔曼滤波器完成信道估计。另外,本文提出了逐符号功率控制的训练序列设计方案,仿真结果表明,本文提出的基于闭环训练序列的信道估计方案性能优于现有的几种方案。最后,本文研究了FDD系统中下行链路信道状态信息的有限反馈问题。本文提出了基于大规模MIMO信道相关性的码本设计方案,该方案以MIMO多天线系统中几种典型的矢量量化码本为基础,如RVQ码本、酉矩阵码本及DFT码本,将信道空间相关矩阵应用于码本设计中；同时,对上述三种矢量量化码本进行仿真,与本文提出的码本设计方案进行对比。另外,本文还研究了基于格型编码量化的有限反馈方案,仿真结果表明格型编码量化方案在实现复杂度和反馈开销较小的前提下可达到渐进最优的反馈性能。
【关键词】：大规模MIMO 信道估计 训练序列 功率分配 有限反馈 矢量量化 格型编码量化
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景与意义12
• 1.2 大规模MIMO多天线技术概述12-16
• 1.2.1 多输入多输出(MIMO)技术原理12-13
• 1.2.2 大规模MIMO技术概述及研究现状13-16
• 1.3 信道估计及有限反馈技术16-17
• 1.4 本文工作安排17-20
• 第二章 大规模MIMO系统信道估计基本原理20-32
• 2.1 无线信道衰落模型20-23
• 2.1.1 大尺度衰落21-22
• 2.1.2 小尺度衰落22-23
• 2.2 MIMO多天线系统中的基本信道估计方法23-26
• 2.2.1 MIMO系统信道估计原理23-24
• 2.2.2 最小二乘(LS)估计24-25
• 2.2.3 线性最小均方误差(LMMSE)估计25-26
• 2.3 大规模MIMO系统中的信道估计技术26-30
• 2.3.1 大规模MIMO系统中的导频污染问题27-29
• 2.3.2 TDD大规模MIMO系统中的信道互易性问题29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 基于闭环训练序列的大规模MIMO下行链路信道估计32-52
• 3.1 系统模型33-35
• 3.2 信道估计及数据传输35-39
• 3.2.1 系统帧结构36
• 3.2.2 Single-Shot训练36-37
• 3.2.3 基于卡尔曼滤波的信道估计37
• 3.2.4 数据传输37-39
• 3.3 基于卡尔曼滤波的闭环训练序列设计39-42
• 3.4 仿真结果及分析42-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 大规模MIMO系统中的有限反馈技术研究52-72
• 4.1 问题分析52-54
• 4.2 基于矢量量化的有限反馈方案54-65
• 4.2.1 码字选取准则54-55
• 4.2.2 码本设计55-61
• 4.2.3 基于信道相关性的矢量量化码本设计61-64
• 4.2.4 小结64-65
• 4.3 基于格型编码量化的有限反馈方案65-71
• 4.3.1 格型编码量化算法描述65-68
• 4.3.2 仿真结果及分析68-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 总结与展望72-74
• 5.1 论文总结72-73
• 5.2 下一步研究工作73-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间的研究成果80-82
• 致谢82

【参考文献】

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1 尤力;高西奇;;大规模MIMO无线通信关键技术[J];中兴通讯技术;2014年02期

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本文编号：921406