基于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼算法研究.pdf

1、隨著LTE系統(tǒng)在實(shí)際場(chǎng)景中的布局與應(yīng)用，多天線MIMO技術(shù)作為該系統(tǒng)的核心技術(shù)已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在當(dāng)前無(wú)線蜂窩系統(tǒng)中。在當(dāng)前的無(wú)線通信領(lǐng)域內(nèi)，不管是在理論的系統(tǒng)模型還是實(shí)際的蜂窩小區(qū)場(chǎng)景中，小區(qū)邊緣用戶受相鄰小區(qū)基站的干擾問題日益嚴(yán)重，已經(jīng)成為影響無(wú)線通信系統(tǒng)性能的重要因素。嚴(yán)重的小區(qū)間干擾會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的吞吐量和信道容量出現(xiàn)嚴(yán)重的降級(jí)。為了有效地降低小區(qū)間的干擾，當(dāng)前學(xué)術(shù)界提出了協(xié)作多點(diǎn)傳輸(CoMP)等相關(guān)技術(shù)。雖然這些技術(shù)能夠有效的抑制小

2、區(qū)間的干擾，但是這些技術(shù)并不能從根本上使系統(tǒng)容量提升一個(gè)量級(jí)，以滿足用戶日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。
　　近幾年提出的大規(guī)模MIMO技術(shù)不僅能夠有效的減輕小區(qū)間的干擾問題，而且能夠使得系統(tǒng)的陣列增益、系統(tǒng)容量以及頻譜利用效率獲得很大的提升。在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，基站端配置數(shù)量巨大的陣列天線，基站端與終端之間通過時(shí)分雙工的方式進(jìn)行通信傳輸?；诖笠?guī)模MIMO技術(shù)潛在的巨大優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)也引起了廣泛的關(guān)注與研究。由于當(dāng)前多小區(qū)使用的導(dǎo)頻存

3、在復(fù)用或非正交的情況，所引起的導(dǎo)頻污染，會(huì)嚴(yán)重影響大規(guī)模MIMO的系統(tǒng)性能。
　　本文主要對(duì)預(yù)編碼技術(shù)進(jìn)行研究分析，并考慮采用預(yù)編碼技術(shù)來(lái)消除或抑制導(dǎo)頻污染對(duì)系統(tǒng)性能的負(fù)面影響。首先對(duì)多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中信道大尺度、小尺度衰落模型的建立以及相應(yīng)的仿真方法進(jìn)行簡(jiǎn)單描述，并對(duì)MIMO預(yù)編碼技術(shù)以及多用戶MIMO預(yù)編碼算法進(jìn)行了介紹。然后針對(duì)小區(qū)間的干擾問題進(jìn)行分析，著重對(duì)分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中采用的CoMP技術(shù)以及相應(yīng)的干擾協(xié)作

4、算法進(jìn)行研究比較。針對(duì)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中所存在的導(dǎo)頻污染問題進(jìn)行分析，包括導(dǎo)頻污染的由來(lái)，上行鏈路信道估計(jì)以及導(dǎo)頻污染優(yōu)化策略。基于對(duì)多小區(qū)場(chǎng)景中預(yù)編碼算法的研究分析，考慮將多小區(qū)系統(tǒng)中的干擾協(xié)作預(yù)編碼算法應(yīng)用于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中。本文在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)模型中提出一種基于Max-SINR的下行鏈路預(yù)編碼算法用于抑制導(dǎo)頻污染，該算法利用了拉格朗日乘子以及KKT條件。仿真分析結(jié)果表明，在重導(dǎo)頻污染場(chǎng)景下，該算法性能曲線大大優(yōu)于經(jīng)典的M