大規(guī)模無線MIMO的頻譜效率及性能研究.pdf

1、隨著移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，移動用戶對無線傳輸速率以及通信服務(wù)體驗不斷提出更高要求。為了應(yīng)對未來爆炸性移動數(shù)據(jù)流量要求，第五代移動通信技術(shù)運應(yīng)而生。而作為第五代移動通信系統(tǒng)中核心技術(shù)之一的大規(guī)模MIMO在學術(shù)界一直得到廣泛關(guān)注和研究，其能顯著提高移動傳輸速率以及頻譜效率。然而小區(qū)間的導頻復用會形成導頻污染，導頻污染成為大規(guī)模MIMO系統(tǒng)性能提升的瓶頸。MIMO系統(tǒng)的頻譜效率一直是學術(shù)界的研究重點，在大規(guī)模MIMO中也不例外。本文研究課題

2、之一便是考慮導頻污染以及天線間相關(guān)性的條件下，系統(tǒng)的頻譜效率。此外，本文研究的另外一個課題則是大規(guī)模MIMO在考慮導頻污染以及多小區(qū)干擾情形下的分集復用折中性能。
　　本文首先介紹了論文的研究背景，闡述了MIMO技術(shù)的發(fā)展歷程，以及本文所要研究的核心內(nèi)容及相關(guān)的研究現(xiàn)狀。
　　移動傳播環(huán)境是分析移動通信問題的基礎(chǔ)，本文在充分考慮大規(guī)模MIMO中的信道特點的基礎(chǔ)上，建立了本文所采用的大規(guī)模MIMO蜂窩系統(tǒng)模型。隨后研究了基于該

3、蜂窩系統(tǒng)模型的條件下，確定性信道下即不存在導頻污染情況下的信道容量以及單小區(qū)確定性信道的分集復用折中問題。
　　導頻污染已經(jīng)成為大規(guī)模MIMO系統(tǒng)性能提升的限制性因素。本文首先采用這樣的導頻復用策略，相同小區(qū)內(nèi)使用互相正交的導頻信號，不同小區(qū)之間采用相同的導頻序列，由此引入導頻污染。緊接著通過MMSE估計方法來獲取信道狀態(tài)信息并求得了系統(tǒng)等效模型。在這個等效模型基礎(chǔ)上，得到了MRC接收機的瞬時容量。隨后本文分別討論了大規(guī)模MIMO

4、相關(guān)和非相關(guān)信道中前述瞬時容量的漸近值及其下界。最后對推導的理論結(jié)果進行了仿真和分析。仿真結(jié)果顯示天線間的相關(guān)性使得系統(tǒng)容量大幅下降，但無論是相關(guān)信道還是非相關(guān)信道，本文所推導的大規(guī)模MIMO的容量漸近值及其下界都十分精確。
　　最后本文對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的分集與復用的折中增益進行了研究。使用相同的導頻復用策略引進導頻污染，并使用MMSE估計方法獲取信道狀態(tài)信息值并求解了MMSE接收機下用戶的和速率。在此和速率的基礎(chǔ)上進一步分別