分布式MIMO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)要求大容量和高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸。多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)被認(rèn)為是可實(shí)現(xiàn)未來高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)之一，在第三代（3G）及第四代（4G）的移動(dòng)通信系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的集中式MIMO系統(tǒng)的多根發(fā)射天線均集中于基站（BS）端，與集中式MIMO不同，分布式MIMO系統(tǒng)的多根發(fā)射天線分布于不同的地理位置，其各對(duì)收發(fā)鏈路之間更加獨(dú)立，具有大容量、低功耗、更好的覆蓋、對(duì)人體的低電磁損害等優(yōu)勢，被認(rèn)為是未來無線通信系統(tǒng)的

2、備選方案之一。
　　 本論文正是針對(duì)分布式MIMO系統(tǒng)發(fā)送端的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)展開研究的。研究內(nèi)容涉及分布式MIMO系統(tǒng)的信道特征、多小區(qū)分布式MIMO系統(tǒng)的信道容量分析、天線選擇技術(shù)、功率分配技術(shù)及多用戶預(yù)編碼技術(shù)等多方面的內(nèi)容。論文的主要研究內(nèi)容及研究成果如下：
　　 針對(duì)分布式MIMO系統(tǒng)的信道特征，研究了天線端口配置多天線時(shí)天線之間的空間相關(guān)性，給出了Kronecker相關(guān)信道模型的建模方法。分析了分布式天線端口之間

3、的相關(guān)性，得到了天線端口之間的相關(guān)性與用戶到基站之間的距離成反比的結(jié)論。
　　 分析了多小區(qū)分布式MIMO系統(tǒng)的信道容量。首先考慮天線端口只有一根天線的的情況，推導(dǎo)了多小區(qū)各態(tài)歷經(jīng)信道容量的表達(dá)式，并與多小區(qū)蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)的信道容量進(jìn)行了比較，仿真表明，分布式系統(tǒng)在大部分區(qū)域內(nèi)能獲得比蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)更多的信道容量。而且，選擇較少的發(fā)送天線會(huì)減小鄰小區(qū)間干擾，進(jìn)一步提高信道容量。然后將這些結(jié)果擴(kuò)展到天線端口配置多根天線的情況，得到了信道容

4、量表達(dá)式。
　　 在天線選擇方面，本論文首先推導(dǎo)了信道容量上限的閉式表達(dá)式，然后以信道容量為標(biāo)準(zhǔn)，提出了一種基于部分信道信息（CSI）的自適應(yīng)天線選擇方法。該方法利用天線端口的大尺度衰落信息進(jìn)行天線選擇，當(dāng)用戶位置發(fā)生變化時(shí)，基站能夠根據(jù)用戶位置的變化自適應(yīng)地選擇調(diào)整發(fā)送天線子集，獲得最大的信道容量。通過仿真，發(fā)現(xiàn)所提出的方法能夠比傳統(tǒng)的覆蓋式傳輸方法和選擇性傳輸方法獲得更大的信道容量。
　　 針對(duì)功率分配技術(shù)，本文提出

5、了一種基于部分CSI的低反饋量的功率分配方法。該方法基于天線端口的大尺度衰落信息及發(fā)送相關(guān)矩陣的秩信息進(jìn)行功率分配。由于所需反饋的大尺度衰落信息和發(fā)送相關(guān)矩陣的秩信息在低速環(huán)境下變化緩慢，因此該方法可以設(shè)置較長的反饋周期來減小系統(tǒng)的反饋開銷。仿真結(jié)果證明，該方法與傳統(tǒng)的等功率分配方法相比能夠大幅度提高系統(tǒng)的容量性能，與需要實(shí)時(shí)反饋完整CSI的注水功率分配方法相比容量損失不大。
　　 在多用戶分布式MIMO系統(tǒng)中，研究了一種時(shí)變信