發(fā)布時間：2018-03-25 03:18

  本文選題：3D　切入點：MIMO　出處：《東南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：無線MIMO傳輸是現(xiàn)代移動通信的重要研究方向,隨著天線技術(shù)的不斷發(fā)展,MIMO技術(shù)的研究已逐漸從二維(2D)平面發(fā)展到三維(3D)空間,從中小尺寸MIMO發(fā)展到大規(guī)模MIMO。大規(guī)模3D MIMO傳輸技術(shù)可以充分開發(fā)垂直維度自由度,在三維空間內(nèi)進(jìn)行波束賦形,由此獲得更高的空分復(fù)用增益。本文將面向新一代移動通信的發(fā)展趨勢,探索高效的3D MIMO傳輸技術(shù),著重研究3D MIMO傳輸?shù)牟ㄊ卣�、FDD模式下的有限反饋3D MIMO傳輸及多用戶調(diào)度技術(shù),以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下基于大規(guī)模3D MIMO的協(xié)作波束賦形技術(shù)。論文主要工作和創(chuàng)新點如下：首先本文研究了多用戶MIMO傳輸技術(shù),重點對基于碼本的多用戶有限反饋系統(tǒng)進(jìn)行了探究,詳細(xì)分析比較了三種基于碼本的有限反饋預(yù)編碼方案,分別為一般反饋方案NFS,最優(yōu)同伴配對BCP以及最優(yōu)同伴群BCC。然后本文研究了3D MIMO的信道與碼書設(shè)計。研究3D MIMO信道模型以及相應(yīng)的天線陣列模型,并詳細(xì)分析了三維碼字以及三維信道的統(tǒng)計特性。MATLAB仿真結(jié)果表明3D MIMO信道的自相關(guān)滿足第一類零階貝塞爾函數(shù)；由繪制的三維碼字的方向圖可知,所研究的3D MIMO碼本中的垂直碼字控制仰角,水平碼字控制方位角；并且三維信道和二維信道都具有空間稀疏性。接著本文研究了基于有限反饋的3D MIMO多用戶傳輸方法。提出一種基于水平方向和垂直方向碼字直積的3D MIMO碼本設(shè)計方案,并重點提出兩種垂直碼本設(shè)計方法,然后研究基于碼本的有限反饋方案以及有效的多用戶調(diào)度策略。MATLAB仿真結(jié)果表明所提的垂直碼本設(shè)計方案充分利用空間垂直維度,相對垂直DFT碼本進(jìn)行了更合理的垂直空間分割,更好地匹配了信道,顯著提高了系統(tǒng)頻譜利用率和吞吐量性能。最后本文研究了面向大規(guī)模3D MIMO的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作波束賦形方法。提出一種面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作波束賦形方案,通過宏基站側(cè)分層預(yù)編碼的設(shè)計有效解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的跨層干擾。此方案只利用宏微小區(qū)間統(tǒng)計信道信息的交互,通過動態(tài)關(guān)閉波束有效地抑制宏基站對微小區(qū)用戶的干擾。并且本文將此方案在3D MIMO場景下進(jìn)行了擴展。通過MATLAB仿真表明,當(dāng)基站天線數(shù)足夠多時,所提方案能有效解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)跨層干擾問題。
[Abstract]:Wireless MIMO transmission is an important research direction of modern mobile communication. With the continuous development of antenna technology, the research of MIMO technology has gradually developed from two-dimensional plane to three-dimensional space. From small and medium size MIMO to large scale Mimo. Large-scale 3D MIMO transmission technology can fully develop the vertical dimension degree of freedom and beamforming in three-dimensional space. In this way, we will obtain higher gain of space-division multiplexing. In this paper, we will explore the efficient 3D MIMO transmission technology for the development trend of the new generation mobile communication. The finite feedback 3D MIMO transmission and multi-user scheduling technology in 3D MIMO transmission are studied in detail. And the cooperative beamforming technology based on large-scale 3D MIMO in heterogeneous networks. The main work and innovation of this paper are as follows: firstly, the multi-user MIMO transmission technology is studied, and the multi-user limited feedback system based on codebook is studied. Three limited feedback precoding schemes based on codebook are analyzed and compared in detail. Then we study the channel and codebook design of 3D MIMO, and study the 3D MIMO channel model and the corresponding antenna array model. The simulation results of 3D MIMO channel show that the autocorrelation of 3D MIMO channel satisfies the zero-order Bessel function of the first class. The vertical codeword control elevation angle and horizontal codeword control azimuth angle in 3D MIMO codebook are studied. And both 3D channel and two-dimensional channel have spatial sparsity. Secondly, a 3D MIMO multiuser transmission method based on finite feedback is studied. A 3D MIMO codebook design scheme based on horizontal and vertical direct product of codewords is proposed. Then the finite feedback scheme based on codebook and the effective multi-user scheduling strategy. MATLAB simulation results show that the proposed vertical codebook design scheme makes full use of the vertical dimension of space. Compared with the vertical DFT codebook, the vertical space is partitioned more reasonably and the channel is better matched. The spectrum efficiency and throughput performance of the system are improved significantly. Finally, the cooperative beamforming method for large-scale 3D MIMO is studied, and a cooperative beamforming scheme for heterogeneous networks is proposed. The cross layer interference of heterogeneous networks is effectively solved by the design of hierarchical precoding on the side of the macro base station. This scheme only uses macro and micro interval statistics channel information interaction. By dynamically closing the beam, the interference of the macro base station to the microcell user is effectively suppressed. Furthermore, the scheme is extended in 3D MIMO scene. The MATLAB simulation shows that when the base station has enough antennas, The proposed scheme can effectively solve the problem of cross-layer interference in heterogeneous networks.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5

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本文編號：1661309