大规模MIMO系统的性能分析及系统设计

发布时间：2021-11-20 06:24

　　大规模多输入多输出（MIMO, multiple-input-multiple-output）被认为是下一代移动通信系统的关键技术之,能支撑高速率的移动通信业务。利用基站端或者用户端配置的大规模天线阵列,可以大幅度提升系统吞吐量,并从统计信道状态信息（CSI, channel state information）中获益。此外,除了提升频谱效率,大规模MTMO配置同样能够提升系统的能量效率。然而,大规模MIMO系统的性能受到导频资源的严格限制。基于以上动机,本文研究了大规模MIMO系统相关的性能分析和系统设计问题。首先,考虑中继辅助的MIMO蜂窝系统的上行链路,其中,每个小区配置多个放大转发（AF,amplify-and-forward）中继站,目标是得到这类系统上行遍历和速率的确定性表达式。考虑大规模MIMO维度的场景,得到了两个渐进性的和速率表达式,分别对应于固定用户数和用户数较大的情况。同时考虑了任意MIMO维度而用户数较大的情况,利用非渐进性分析得到了和速率的上下界,和速率以较大概率落在该上下界内,且在用户数较大时上下界较紧。非渐进性分析分别考虑了单小区和多小区的场景,其中,后者... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
英文缩略词
符号说明
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
        1.1.1 移动通信业务与技术的发展
        1.1.2 5G中新的理论和技术
    1.2 大规模MIMO相关理论与技术
        1.2.1 传统MIMO技术
        1.2.2 大规模MIMO
    1.3 论文主要工作与内容安排
第二章 中继辅助的大规模MIMO系统上行和速率的渐进性和非渐进性分析
    2.1 引言
    2.2 系统模型
    2.3 渐进性分析
        2.3.1 大规模MIMO维度,用户数固定
        2.3.2 大规模MIMO维度,大规模用户数
    2.4 非渐进性分析
        2.4.1 单小区
        2.4.2 多小区
    2.5 数值结果
        2.5.1 渐进性结果
        2.5.2 非渐进性结果
    2.6 本章总结
    2.7 附录
        2.7.1 定理2.2的证明
        2.7.2 定理2.3的证明
第三章 多小区大规模MIMO上行和速率最优的预编码
    3.1 引言
    3.2 系统模型和可达速率
        3.2.1 系统模型
        3.2.2 可达速率
        3.2.3 Kronecker信道模型
    3.3 预编码优化
        3.3.1 最优条件
        3.3.2 球坐标参数化
        3.3.3 特殊情况：Kronecker信道模型
    3.4 超级小区系统
        3.4.1 系统模型
        3.4.2 可达和速率
        3.4.3 预编码优化
    3.5 仿真结果
    3.6 本章总结
第四章 多小区大规模MIMO系统上行鲁棒均衡器
    4.1 引言
    4.2 系统模型
        4.2.1 信道估计和导频污染
        4.2.2 线性均衡器
    4.3 问题转化
    4.4 最优鲁棒均衡器
        4.4.1 最优条件
        4.4.2 定点方程算法
        4.4.3 梯度搜索算法
        4.4.4 近似方法
    4.5 仿真结果
    4.6 本章总结
第五章 大规模MIMO异构网络中能量有效的波束成形和功率控制
    5.1 引言
    5.2 系统模型
        5.2.1 信号和信道模型
        5.2.2 问题表述
    5.3 能效波束成形和大规模MIMO分析
        5.3.1 对偶问题
        5.3.2 渐进对偶问题
    5.4 能量有效的传输方案
        5.4.1 能效波束成形中参数优化
        5.4.2 最优发射功率
    5.5 仿真结果
    5.6 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结及主要贡献
    6.2 进一步研究方向
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3506753