本文選題：大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO) + 頻譜效率　； 參考：《杭州電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：過去十?dāng)?shù)年，多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)以不增加額外的帶寬和功率消耗顯著提高無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率而被廣泛地研究。隨著智能手機(jī)普及，通信系統(tǒng)需要更高的傳輸速率和可靠性，因此未來通信系統(tǒng)需滿足以下要求：(1)在同一時頻資源上服務(wù)更多用戶；(2)更高的數(shù)據(jù)速率和通信可靠性；(3)更低的功率消耗。系統(tǒng)服務(wù)更多用戶會產(chǎn)生更多干擾，從而影響系統(tǒng)可靠性，而更高的數(shù)據(jù)速率需要較大的功率消耗，以上需求相互矛盾，很難實(shí)現(xiàn)。 2010年Marzetta提出的大規(guī)模MIMO技術(shù)由于可以有效抑制小區(qū)間干擾，得到了廣泛地關(guān)注。大規(guī)模MIMO技術(shù)指基站配備數(shù)目龐大的天線(一般100或幾百根天線)，移動終端采用單天線接收的通信方式。研究表明，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)具有同一時頻資源上同時服務(wù)更多的用戶、更高的數(shù)據(jù)速率以及更低的功率消耗等優(yōu)點(diǎn)，但在多小區(qū)導(dǎo)頻復(fù)用的情況下，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)性能主要受限于導(dǎo)頻污染問題。因此，本文主要對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的頻譜效率和導(dǎo)頻污染問題進(jìn)行了研究分析。 第一章主要介紹了本課題方向的研究背景、研究現(xiàn)狀和存在的問題，及本文的結(jié)構(gòu)安排。 第二章主要闡述了大規(guī)模MIMO時分雙工(TDD)系統(tǒng)的基本模型，并重點(diǎn)分析了大規(guī)模MIMO TDD系統(tǒng)產(chǎn)生的導(dǎo)頻污染問題及對系統(tǒng)性能的影響。仿真結(jié)果表明，導(dǎo)頻污染很大程度地限制了大規(guī)模MIMO TDD系統(tǒng)的性能。 第三章主要研究了單小區(qū)環(huán)境下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l譜效率，推導(dǎo)了理想信道狀態(tài)以及信道估計(jì)狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳輸速率公式，并進(jìn)行簡化得到近似解。最后，通過仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。由獲得的近似解可以分析不同方式下系統(tǒng)的頻譜效率，避免了耗時的計(jì)算機(jī)仿真。 第四章主要研究了相關(guān)信道下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的性能，并分析了不同相關(guān)系數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。仿真結(jié)果表明，信道的相關(guān)性變大時，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的性能有所下降，特別是信道相關(guān)性超出一定范圍，系統(tǒng)的性能衰減加�。欢诺老嚓P(guān)系數(shù)小于一定數(shù)值時，增加基站的天線數(shù)目能較好地提高系統(tǒng)的性能，而大于此數(shù)值時，增加天線數(shù)目并不能較好提高系統(tǒng)的性能。 第五章主要研究了一種新的預(yù)編碼方案，即導(dǎo)頻污染預(yù)編碼方案，推導(dǎo)出2個小區(qū)存在導(dǎo)頻污染情況下，采用該算法的系統(tǒng)頻譜效率，并分析了大尺度衰落估計(jì)誤差對系統(tǒng)性能的影響。仿真結(jié)果表明，，該方案能夠很好地解決導(dǎo)頻污染對系統(tǒng)性能的抑制，以及大尺度衰落估計(jì)誤差使得導(dǎo)頻污染預(yù)編碼方案性能變差，限制系統(tǒng)性能進(jìn)一步提高。 第六章為本文結(jié)論，并指出了不足以及需進(jìn)一步研究的方面。
[Abstract]:In the past decade or so, multiple input multiple output (MIMO) techniques have been widely studied to significantly improve the spectrum efficiency of wireless communication systems without increasing additional bandwidth and power consumption. With the popularity of smart phones, communication systems need higher transmission rates and reliability. Therefore, the future communication system should meet the following requirements: 1: 1) serving more users on the same time-frequency resource) higher data rate and communication reliability / 3) lower power consumption. More users of the system will produce more interference, which will affect the reliability of the system. The higher data rate requires large power consumption, so the above requirements are contradictory, so it is difficult to achieve. The large scale MIMO technology proposed by Marzetta in 2010 has been paid more and more attention because of its ability to suppress intercellular interference. Large-scale MIMO technology means that the base station is equipped with a large number of antennas (usually 100 or hundreds of antennas), and the mobile terminal uses a single antenna to receive the communication. The research shows that large scale MIMO system has the advantages of more users, higher data rate and lower power consumption on the same time-frequency resource, but in the case of multi-cell pilot multiplexing, The performance of large scale MIMO systems is mainly limited by pilot pollution. Therefore, the spectral efficiency and pilot pollution of large scale MIMO systems are studied and analyzed in this paper. The first chapter mainly introduces the research background, research status and existing problems, as well as the structure of this paper. In chapter 2, the basic model of large-scale MIMO time-division duplex (TDD) system is introduced, and the pilot pollution and its influence on the performance of large-scale MIMO TDD system are analyzed. Simulation results show that pilot pollution greatly limits the performance of large scale MIMO TDD systems. In chapter 3, the spectral efficiency of downlink data transmission in large scale MIMO systems in a single cell environment is studied. The formulas of data transmission rate in ideal channel state and channel estimation state are derived, and the approximate solution is obtained by simplifying. Finally, the correctness of the theoretical analysis is verified by the simulation results. The obtained approximate solution can be used to analyze the spectral efficiency of the system in different ways and avoid time-consuming computer simulation. In chapter 4, the performance of large-scale MIMO systems under correlated channels is studied, and the influence of different correlation coefficients on the performance of the system is analyzed. The simulation results show that the performance of large-scale MIMO systems decreases when the channel correlation becomes greater, especially when the channel correlation exceeds a certain range, the system performance attenuation increases, and the channel correlation coefficient is less than a certain value. Increasing the number of antennas in the base station can improve the performance of the system, but when the number of antennas is greater than this value, the increase of the number of antennas can not improve the performance of the system. In chapter 5, a new precoding scheme, pilot pollution precoding scheme, is studied, and the spectral efficiency of the system using this algorithm is deduced in the presence of pilot pollution in two cells. The influence of large scale fading estimation error on system performance is analyzed. The simulation results show that the proposed scheme can effectively reduce the system performance due to pilot pollution, and the large scale fading estimation error makes the pilot pollution precoding scheme worse, which limits the performance of the system. The sixth chapter is the conclusion of this paper, and points out the shortcomings and the need for further study.
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN919.3

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本文編號：1902445