大規(guī)模MIMO系統(tǒng)等增益合并與傳輸技術(shù)研究.pdf

1、近十幾年來，小規(guī)模天線配置下的多輸入多輸出(MIMO)無線通信技術(shù)獲得了極大的發(fā)展，經(jīng)歷從單用戶MIMO到多用戶MIMO，已經(jīng)日趨成熟，但其在能量效率、頻譜效率、魯棒性和可靠性等方面仍存在性能局限。為此，在2010年Marzetta提出了大規(guī)模MIMO技術(shù)，該技術(shù)通過顯著增加基站端天線的配置個數(shù)，以深度挖掘空間維度無線資源，能很好的改善小規(guī)模MIMO的性能局限。由于大規(guī)模MIMO在能量效率、頻譜效率、魯棒性和可靠性方面有巨大優(yōu)勢，目前已

2、成為5G無線通信最具潛力也是最具挑戰(zhàn)的研究方向之一，然而這項技術(shù)在很多方面都處在起步階段。例如在其線性的檢測和預(yù)編碼方法研究中目前還沒有對應(yīng)用廣泛的上行等增益合并(EGC)和下行等增益?zhèn)鬏?EGT)技術(shù)進行深入地探討。
　　本文首先在上行多小區(qū)多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下對非完美和完美CSI兩種情況，推導(dǎo)了EGC接收技術(shù)的可達速率解析表達式，并和最大比合并(MRC)和迫零(ZF)接收技術(shù)進行性能仿真對比。仿真結(jié)果表明，完美CSI情況

3、要優(yōu)于非完美CSI情況;可以通過適當(dāng)增加用戶發(fā)送功率和基站天線數(shù)來提高用戶發(fā)送速率;隨著功率收縮因子的增加，系統(tǒng)性能先增加，但當(dāng)功率收縮因子超過一定值時，系統(tǒng)性能將會下降。然后在下行多小區(qū)多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下對用戶端有/無導(dǎo)頻這兩種場景，推導(dǎo)出了EGT閉合形式的可達速率近似表達式，并與最大比傳輸(MRT)和迫零(ZF)預(yù)編碼技術(shù)進行性能仿真對比。仿真結(jié)果表明，所推導(dǎo)出的可達速率公式均準確;該EGT系統(tǒng)在低SNR區(qū)域性能很好。另外，

4、在干擾因子較小、導(dǎo)頻開銷較小、用戶數(shù)目較小的場景下，有DL導(dǎo)頻的EGT系統(tǒng)比無DL導(dǎo)頻的EGT系統(tǒng)更有優(yōu)勢。與MRT和ZF預(yù)編碼相比較，可以看出在一些場景下ZF性能比MRT和EGT要好，這是因為ZF預(yù)編碼方法具有較大干擾抑制的能力;但是隨著天線數(shù)的增加，MRT和EGT性能與ZF趨于近似速率;而MRT與EGT相比性能相差不大。最后值得一提的是EGC和EGT在實際實施中復(fù)雜性很低，更便于工程實踐，因此應(yīng)在實際大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中推廣應(yīng)用它們