發(fā)布時(shí)間：2019-07-28 20:36

【摘要】：大規(guī)模多天線(MIMO)技術(shù)是目前新興的無(wú)線通信技術(shù)之一。該技術(shù)通過(guò)在基站端部署數(shù)以百計(jì)的天線并服務(wù)較多的用戶(hù),實(shí)現(xiàn)了驚人的容量及頻譜利用率。然而,由于該系統(tǒng)在同一時(shí)間和頻率資源內(nèi)支持大量數(shù)據(jù)流,大規(guī)模MIMO系統(tǒng)是一個(gè)嚴(yán)重的自擾系統(tǒng)。因此采用一定的信號(hào)處理技術(shù)抑制這些干擾是必須的。此外,鑒于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)龐大規(guī)模與用戶(hù)終端處理能力的有限,基于接收端的用戶(hù)檢測(cè)技術(shù)在該系統(tǒng)中并不可行。所以,預(yù)編碼技術(shù)成為大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下行鏈路的主要干擾抑制技術(shù)。 論文以此為背景,較為深入地研究了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下的預(yù)編碼技術(shù),包括大規(guī)模單用戶(hù)MIMO(SU-MIMO)系統(tǒng)、大規(guī)模多用戶(hù)MIMO(MU-MIMO)系統(tǒng)下的線性、非線性預(yù)編碼技術(shù)。論文的主要研究?jī)?nèi)容及貢獻(xiàn)如下： 第一,本文以基于迫零(Zero-forcing,ZF)準(zhǔn)則的線性預(yù)編碼為例,在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中給能量懲罰(Energy Penalty)問(wèn)題提供了一個(gè)直觀而深入的解釋。在此基礎(chǔ)上,本文將上述的推導(dǎo)擴(kuò)展到更多的預(yù)編碼技術(shù)以及更具實(shí)際意義的信道模型上。具體來(lái)講,本文推導(dǎo)了基于ZF準(zhǔn)則的預(yù)編碼技術(shù)、基于規(guī)則化追零(Regularized ZF, RZF)準(zhǔn)則的預(yù)編碼技術(shù)以及基于奇異值分解(Singular Value Decomposition, SVD)預(yù)編碼技術(shù)在大規(guī)模MU-MIMO系統(tǒng)中下行鏈路的漸進(jìn)遍歷和速率,并指出這三種技術(shù)在發(fā)送功率受限時(shí),下行遍歷和速率隨用戶(hù)數(shù)增多而下降的現(xiàn)象。 第二,在上述推導(dǎo)的基礎(chǔ)上,本文提出了一種離線的計(jì)算大規(guī)模MU-MIMO系統(tǒng)中下行鏈路最優(yōu)用戶(hù)數(shù)目的算法。當(dāng)系統(tǒng)服務(wù)最優(yōu)用戶(hù)數(shù)時(shí),大規(guī)模MU-MIMO系統(tǒng)中下行鏈路的遍歷和速率是最大的。令M表示基站端天線數(shù)、N表示所有用戶(hù)天線數(shù)之和,本文還指出,當(dāng)采用線性預(yù)編碼算法時(shí),讓系統(tǒng)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)(M=N)是一種不好的策略。當(dāng)系統(tǒng)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),僅僅在基站端添加少數(shù)天線就能獲得很大的和速率增益。 第三,基于線性預(yù)編碼算法在系統(tǒng)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的不良表現(xiàn),本文提出一種基于指向性交互式禁忌搜索(Oriented Reactive Tabu Search, ORTS)的向量擾動(dòng)非線性預(yù)編碼技術(shù)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了性能與運(yùn)算復(fù)雜度的良好折中,并獲得了與基于格縮減(Lattice Reduction,LR)的預(yù)編碼技術(shù)幾乎相同的分集增益。
【圖文】：

Number of Users (K)圖3-1 不同系統(tǒng)配置下三種預(yù)編碼技木的和速率3.3.2關(guān)于最優(yōu)用戶(hù)數(shù)的討論為了更好地理解/r存在的原因，7l._,被分為了三部分，分別為由多用戶(hù)增益(AW)控制的部分、由發(fā)送維度增益（Zi)控制的部分以及有預(yù)編碼增益（12)控制的部分。這三部分對(duì)系統(tǒng)遍歷和速率的影響不盡相同。多用戶(hù)增益影響系統(tǒng)遍歷和速率的由度，也即是影響隨發(fā)送SNR增加的斜率；而發(fā)送維度增益和預(yù)編碼增益則決定7^■隨發(fā)送SNR增加的“起點(diǎn)”。舉例來(lái)說(shuō)，如圖3-2。圖中顯示了（100,50,2)、（.丨00，?*,2)以及(】()0，7^，2)三種系統(tǒng)配置F

Total Transmit SNR (dB)圖3-2 不同用盧數(shù)目時(shí)，漸進(jìn)遍歷和速率隨發(fā)送信噪比變化的曲線表3-2工3的具體形式I 工飛 I —C > 1 C = 1SVD (r-A：^ l)log(c-A'-h l)-{r-/C)log(c-/i：) 0ZF log {c-/^) 0越大，預(yù)編碼增益相應(yīng)的也越大?|29]。但考慮到log(l+x)的性質(zhì)，1|減小的速度大于12增加的速度。整體來(lái)說(shuō)，當(dāng)用戶(hù)數(shù)目增多時(shí)，兌■隨發(fā)送SNR增加的起點(diǎn)是降低的。但從圖3-2中可以看出，隨著發(fā)送SNR的增加，（100,50,2)配置下系統(tǒng)的下行鏈路遍歷和速率逐漸“追上” 了后兩者。這是由于發(fā)送功率的增加補(bǔ)償了每個(gè)用戶(hù)由于發(fā)送維度減小而帶來(lái)的損失。因此，，在發(fā)送功率充足的情況下，系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)流數(shù)量越多越好。此處將分析j5 4 OC時(shí)
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN919.3

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 肖志鵬;大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的漸近信干比與功率增益研究[D];華中師范大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2520333