【摘要】：近年來隨著無線通信設(shè)備的發(fā)展和多媒體業(yè)務(wù)要求的提高,無線通信網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量急劇增加。大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)由于其具有空間分集的特點(diǎn),可以大幅度提高系統(tǒng)吞吐量和傳輸可靠性,因而受到了人們的廣泛關(guān)注。然而,隨著大規(guī)模MIMO系統(tǒng)天線數(shù)目的增加,能量消耗也隨之增加,因此如何提高大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的能量效率(EE)成為研究的熱點(diǎn)問題之一。目前在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的EE優(yōu)化問題上,已有的研究大多假設(shè)基站端已知完美的信道狀態(tài)信息(CSI),并且考慮的EE影響因子較為單一,在功率消耗模型以及約束條件的建立上也與實(shí)際環(huán)境相差較遠(yuǎn)。針對上述問題,本文將首先從單小區(qū)系統(tǒng)模型出發(fā),以最大化EE為目標(biāo)進(jìn)行資源分配方案的研究,然后再將系統(tǒng)模型進(jìn)一步拓展至多小區(qū)。本文主要研究內(nèi)容如下所述:第一章分別介紹了課題研究的背景,大規(guī)模MIMO技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn),以及無線通信系統(tǒng)中資源分配問題的研究現(xiàn)狀。第二章描述了無線信道的衰落特性以及大規(guī)模MIMO的系統(tǒng)模型,分別給出了大規(guī)模MIMO在理論情況、已知CSI和未知CSI下的系統(tǒng)容量表達(dá)式,并介紹了三種常用的線性檢測算法。第三章針對單小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng),提出了一種聯(lián)合調(diào)整發(fā)射功率和基站天線數(shù)目的EE資源分配方案。所提方案采用最大比合并(MRC)接收,在保證用戶最低數(shù)據(jù)速率的同時(shí)對每個用戶的發(fā)射功率進(jìn)行限制。然后根據(jù)分?jǐn)?shù)規(guī)劃性質(zhì)和拉格朗日定理將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化成了不含約束的凸優(yōu)化問題。最后在算法迭代過程中根據(jù)發(fā)射功率的分配情況,采用動態(tài)更新干擾項(xiàng)來代替已有研究中的靜態(tài)干擾方案。仿真結(jié)果表明,所提方案能夠較大幅度提高系統(tǒng)EE性能,同時(shí)效降低發(fā)射功率消耗。第四章將單小區(qū)系統(tǒng)拓展至CSI未知的多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng),提出了一種對導(dǎo)頻序列長度、導(dǎo)頻符號功率以及數(shù)據(jù)符號功率進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化的資源分配方案。所提方案考慮了實(shí)際的電功率消耗和導(dǎo)頻長度的影響,并對最大傳輸功率進(jìn)行約束,從而建立起以EE為目標(biāo)的非凸問題模型。通過對目標(biāo)問題進(jìn)行分解,然后利用分?jǐn)?shù)規(guī)劃性質(zhì)將非凸的子問題轉(zhuǎn)化成了凸函數(shù)之差(D.C)。最后基于D.C規(guī)劃的性質(zhì),利用交替優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了EE資源的聯(lián)合分配。仿真結(jié)果表明,隨著最大符號傳輸功率的增加,所提方案仍然能保持良好系統(tǒng)EE性能。第五章為總結(jié)和展望。
【圖文】：

圖 3.1 大規(guī)模 MIMO 上行系統(tǒng)模型BS和K個用戶之間的信道矩陣，可以表示成：1/2G HD 示M K維的快衰落系數(shù)矩陣，D 1 2, , , , ,k K diag 表示大尺/kd 由路徑損耗和陰影衰落組成， 是與載波頻率和天線增益相關(guān)的k 個用戶之間的距離， 為路徑損耗指數(shù)， 表示服從對數(shù)正態(tài)分布的示基站端檢測接收后的信號：H 1/2Hy A G P x A n 1 2, , ,TKy y y為 M 根 天 線 的 接 收 信 號 , A 表 示 基 站 端 的 接 1 2, , , , ,k Kp p p p表示用戶發(fā)射功率分配矩陣，其中kp 為第 k 個用戶分 , ,TKx為 K 個用戶的發(fā)射信號向量， n 表示 M 1維加性高斯白噪聲hite Noise，，AWGN），滿足均值為零，方差為0N 。以表示為：K
【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】：2018
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2618264