大規(guī)模MIMO系統(tǒng)信道信息獲取技術(shù)研究.pdf

1、近年來，移動智能終端的發(fā)展使移動通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量劇增。大規(guī)模多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)能夠進(jìn)一步挖掘移動通信空間資源的復(fù)用效率，因此成為目前提升系統(tǒng)容量的關(guān)鍵技術(shù)之一。在移動通信系統(tǒng)中，信道信息(Channel State Information，CSI)獲取是信號檢測的基礎(chǔ)。大規(guī)模MIMO系統(tǒng)因為在基站配備了大量天線（數(shù)量遠(yuǎn)多于MIMO系統(tǒng)），所以信道信息的獲取更加重要。本

2、文主要研究大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下的信道信息獲取技術(shù)。
　　首先，本論文簡單介紹了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)信道模型和導(dǎo)頻污染問題，詳細(xì)闡述了上行信道估計和上下行數(shù)據(jù)傳輸過程。在導(dǎo)頻資源受限，部分用戶導(dǎo)頻不正交時系統(tǒng)可達(dá)速率主要受”導(dǎo)頻污染”的影響。
　　然后，本文針對半正交導(dǎo)頻設(shè)計提出兩種優(yōu)化方法。半正交導(dǎo)頻設(shè)計是一種能夠降低導(dǎo)頻資源開銷的設(shè)計。本文從半正交導(dǎo)頻設(shè)計的結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出一種基于用戶分組的半正交導(dǎo)頻設(shè)計，并推導(dǎo)了信道估計和上

3、下行可達(dá)速率的結(jié)果。仿真結(jié)果表明基于用戶分組的半正交導(dǎo)頻設(shè)計在合適的用戶分組下和傳統(tǒng)半正交導(dǎo)頻設(shè)計相比可以降低信道估計誤差傳播的影響，使得該導(dǎo)頻設(shè)計在更大范圍的相干時間上比正交導(dǎo)頻設(shè)計有系統(tǒng)可達(dá)速率增益。從優(yōu)化系統(tǒng)可達(dá)速率的角度出發(fā)，本文提出一種導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)能量分配優(yōu)化的方法。仿真結(jié)果表明在信噪比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)較低時，該優(yōu)化方法有性能增益。
　　其次，針對半正交導(dǎo)頻設(shè)計中信道估計誤差傳播的問題

4、，本文給出了數(shù)據(jù)輔助的迭代信道估計方案。方案包括硬判決和軟判決輔助估計。論文進(jìn)一步分析了軟判決輔助信道估計的收斂性。通過仿真給出軟判決符號方差和檢測信干噪比(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio，SINR)的關(guān)系。仿真結(jié)果表明數(shù)據(jù)輔助信道估計在數(shù)據(jù)較為可靠且數(shù)量較多時的性能遠(yuǎn)優(yōu)于僅基于導(dǎo)頻估計的性能。數(shù)據(jù)輔助估計的歸一化均方誤差(Normalized Mean Square Error,NMSE

5、)在多次迭代后會收斂，在高信噪比下不同用戶信道估計的NMSE趨于一致。
　　最后，本文針對大規(guī)模陣列天線信道信息在空間角度域的稀疏性給出了一種基于離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform，DFT)輔助的信道估計方案。DFT輔助估計是在LS估計的基礎(chǔ)上引入角度域的濾波。仿真結(jié)果表明，在已知用戶到達(dá)角(Direction of Arrival，DOA)信息時，角度域DFT輔助估計性能大大優(yōu)于LS估計并接近最