多用戶Massive MIMO系統(tǒng)中的導(dǎo)頻污染抑制技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動通信傳輸需求的增長，Massive MIMO技術(shù)由于其具有數(shù)倍提升系統(tǒng)能量效率和頻譜效率的能力成為第五代移動通信(5G)的關(guān)鍵技術(shù)之一。多用戶Massive MIMO通信網(wǎng)絡(luò)也相應(yīng)地成為未來5G的典型通信網(wǎng)絡(luò)。多用戶MassiveMIMO通信系統(tǒng)的性能與系統(tǒng)內(nèi)用于信道估計的正交訓(xùn)練導(dǎo)頻的數(shù)量有關(guān)，由于系統(tǒng)內(nèi)正交訓(xùn)練導(dǎo)頻的數(shù)量受信道相干時間的限制不能滿足于龐大的用戶數(shù)的需求，因此在系統(tǒng)內(nèi)會不可避免地出現(xiàn)用戶復(fù)用訓(xùn)練導(dǎo)頻的情況從而導(dǎo)

2、致小區(qū)間用戶的相互干擾，這種干擾被稱為導(dǎo)頻污染。研究表明導(dǎo)頻污染不能夠通過增加基站端的天線數(shù)目來消除，因此成為限制Massive MIMO系統(tǒng)性能提升的主要問題。論文針對導(dǎo)頻污染問題，主要研究了兩種抑制多用戶Massive MIMO系統(tǒng)中導(dǎo)頻污染問題的技術(shù)——導(dǎo)頻分配技術(shù)和導(dǎo)頻污染預(yù)編碼技術(shù)。論文的主要工作及創(chuàng)新點總結(jié)如下:
　　(1)提出一種兼顧系統(tǒng)整體性能和系統(tǒng)內(nèi)公平性的導(dǎo)頻分配技術(shù)方案。現(xiàn)有關(guān)于導(dǎo)頻分配技術(shù)的研究大致分為兩類

3、，一類是提升系統(tǒng)整體性能的導(dǎo)頻分配技術(shù);另一類是實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)公平性的導(dǎo)頻分配技術(shù)。這兩類導(dǎo)頻分配技術(shù)的研究都存在著不足:提升系統(tǒng)整體性能的導(dǎo)頻分配方案以最大化系統(tǒng)和速率為優(yōu)化目標，在提高系統(tǒng)整體性能時忽略了系統(tǒng)內(nèi)的公平性;而關(guān)注于系統(tǒng)中最小用戶速率提升的導(dǎo)頻分配方案因過分注重系統(tǒng)內(nèi)的公平性，大大削弱了系統(tǒng)的整體性能。在現(xiàn)有導(dǎo)頻分配技術(shù)的研究中，幾乎沒有一種導(dǎo)頻分配技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)整體性能和系統(tǒng)內(nèi)公平性的有效兼顧。針對這種不足，論文提出

4、了一種在最大化系統(tǒng)整體性能的同時有效兼顧系統(tǒng)內(nèi)公平性的導(dǎo)頻分配方案。該方案以最大化系統(tǒng)內(nèi)用戶速率乘積的優(yōu)化準則為基礎(chǔ)構(gòu)建關(guān)于導(dǎo)頻分配的優(yōu)化問題，通過基于貪婪策略的用戶交換方法(UEBG)以及最小泄露方法(Min Leakage)，可以在抑制導(dǎo)頻污染的同時實現(xiàn)系統(tǒng)整體性能和系統(tǒng)內(nèi)公平性的有效兼顧。
　　(2)提出一種基于基站端有限天線情況下最大化系統(tǒng)整體性能的導(dǎo)頻污染預(yù)編碼方案。在實際應(yīng)用場景中，受天線尺寸和配置難度的限制，基站端不

5、可能實現(xiàn)無窮多的天線配置，在這種情況下，信道中的噪聲、信道估計誤差、信道間的非正交性以及由于統(tǒng)計信道引發(fā)的不確定性等因素相對于導(dǎo)頻污染來說都是不可被忽視的因素?，F(xiàn)有的基于無窮多天線情況下得到的導(dǎo)頻污染預(yù)編碼在基站天線有限的情況下并不適用，為使導(dǎo)頻污染預(yù)編碼技術(shù)更加實用化，論文綜合考慮了導(dǎo)頻污染及以上所有因素的影響，提出了一種適用于基站端天線數(shù)有限情況下，最大化系統(tǒng)整體性能的導(dǎo)頻污染預(yù)編碼方案。該方案可以在有限天線的情況下以有限的復(fù)雜度實