【摘要】：近年來,由于通信網(wǎng)絡(luò)的不斷完善,還有手機(jī)、平板電腦等便攜式通信設(shè)備的大量普及,移動多媒體的數(shù)據(jù)傳輸量一直呈現(xiàn)猛增的趨勢。為了迎合人們未來的通信業(yè)務(wù)需求,正在建設(shè)的第五代(5G)移動通信需要采用多種關(guān)鍵技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。這些技術(shù)其中就包含了大規(guī)模多輸出多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術(shù)。而在無線通信的傳輸過程當(dāng)中,難免受到外界干擾和噪聲的影響,通信質(zhì)量往往會有一定程度地下降,從而影響到用戶體驗(yàn),甚至可能帶來一些經(jīng)濟(jì)損失和安全問題。因此,對于大規(guī)模MIMO這種新興的通信系統(tǒng),很有必要考慮其受到干擾的情景,并基于這種情景對它的性能進(jìn)行分析。從通信系統(tǒng)安全的角度思量,本文考慮了一個上行鏈路的多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng),在系統(tǒng)中還存在著敵對用戶,它會發(fā)送壓制式干擾來降低系統(tǒng)的可靠性。針對上述的通信場景,本文以誤符號率為指標(biāo)分析了系統(tǒng)的性能。按照信道信息的完備性,分別考慮了完全信道信息與不完全信道信息兩種情況。在這兩種情況下,分別建立了相應(yīng)的傳輸模型,定義了干擾信號及信道的類型,然后規(guī)范了對發(fā)送信號的處理流程�；贛IMO檢測及數(shù)字信號接收的原理,對經(jīng)過每個處理階段后信號發(fā)生的變化進(jìn)行了分析,并得出其具體結(jié)構(gòu)。最終,將信號分解為了期望信號和干擾、噪聲、誤差等多個部分。利用各部分相應(yīng)的特性,如大規(guī)模MIMO的信道特性、噪聲的統(tǒng)計信息、單音干擾和噪聲調(diào)幅干擾的特性以及不完全信道信息下的估計誤差等,經(jīng)過公式推導(dǎo)得出了完全信道和不完全信道兩種情況下的平均誤符號率。不同于大多數(shù)文獻(xiàn)給出的是一些漸近性能或上下界的理論結(jié)果,本文給出了確定用戶數(shù)、天線數(shù)、信噪比和干信比下的誤符號率解析表達(dá)式。針對從上面提到的兩種情況下得到的結(jié)論,本文根據(jù)相應(yīng)模型進(jìn)行了多個仿真實(shí)驗(yàn),證明了理論結(jié)果的可靠性。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中,單音信號和噪聲調(diào)幅信號對上行傳輸?shù)母蓴_效果不佳,而在同樣的干擾功率下,單音干擾的表現(xiàn)稍好。在9dB的信噪比下,兩種壓制干擾對誤符號率會有一定影響,但較高的干信比依然不足以讓系統(tǒng)的可靠性遭到破壞。信噪比的降低可以使誤符號率顯著上升,并且當(dāng)信噪比越低時,干擾功率對誤符號率的影響作用越不明顯。此外,不完全信道信息下的信道誤差會使誤符號率有所上升,但對干擾效率幾乎沒有影響。在完全信道信息和不完全信道信息下,增加接收天線都可以帶來系統(tǒng)性能的提升,而用戶數(shù)增加則會降低系統(tǒng)的可靠性。
【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
【圖文】：

圖 2.1 單小區(qū)大規(guī)模 MU-MIMO 上行鏈路傳輸學(xué)語言描述，則發(fā)送端的發(fā)射符號向量可以表示為： ( ) ( ) ( ) ( ) 接收符號向量可以表示為： ( ) ( ) ( ) ( ) 標(biāo) i 表示向量中的第 i 個元素。號占用的帶寬非常小的時候，可以把信道近似為平坦的，于是可以描述 MIMO 系統(tǒng)的信道： 矩陣為 ，其中 表示的是用戶 m 到接收天線 k 的信道分布，即 ( )。則接收信號跟發(fā)送信號的關(guān)系如下： ( ) ( ) ( ) O 系統(tǒng)的天線配置方案中，往往要求天線陣元的間距大于接收信號

分布十分吻合，因此，也可以將( ) 看作一個隨機(jī)變量 ， ( )。本小節(jié)的分析可知，大規(guī)模 MIMO 下的傳輸信道具有某些特殊的性質(zhì)，可以為帶來方便。算法德香農(nóng)指出“通信的最根本問題就是在一點(diǎn)近似或完全的再現(xiàn)另一點(diǎn)的內(nèi)容”性能是通信系統(tǒng)的一個重要指標(biāo)，對于 MIMO 系統(tǒng)當(dāng)然也不例外。在 MIMO 系號/干擾信息同時傳輸，所以 MIMO 檢測要相對復(fù)雜。在遭受隨機(jī)噪聲或干擾污一個性能良好的檢測算法應(yīng)該能在將這些符號中的大多數(shù)正確的檢測/解碼出統(tǒng)的檢測流程如圖 2.4 所示。已經(jīng)有多種 MIMO 檢測算法被提出，這些算法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，需要針對具和系統(tǒng)特性來選擇。按性能表現(xiàn)分類，可以將其分為最優(yōu)檢測和次最優(yōu)檢測兩大雖然有很好的檢測性能，但往往存在這一個問題，即隨著決策變量的數(shù)量增加會呈指數(shù)級增長。大規(guī)模 MIMO 系統(tǒng)的特點(diǎn)是維度較高，因此采用最優(yōu)算法需運(yùn)算代價，是否可以采用次最優(yōu)的算法呢？可以通過對大規(guī)模 MIMO 的天線配這一問題。

個用戶的檢測信號表示為： ( )目標(biāo)信號 ∑ ( ) ( ) 多用戶干擾 ( ) ( )噪聲 ( ) ( ) 有意干擾 中 表示矩陣 的第 行， 表示 的第 列。接下來將結(jié)合不同的壓制式干擾類號率進(jìn)行具體分析。單音干擾干擾信號為單音干擾，干擾信號的角頻率和目標(biāo)發(fā)送信號的載波頻率 一致，空號碼元“0”和傳號碼元“1”，干擾信號表示為： ( ) 擾信號初始相位為 ，干擾信號的功率為 。目標(biāo)接收機(jī)的解調(diào)方式為相干解調(diào)，經(jīng)過帶通濾波的接收信號會跟一個本地載過一個低通濾波器來濾除高頻分量，之后按照一定的閾值進(jìn)行判決，使碼元信恢復(fù)。其流程圖如下所示：帶通相乘器低通抽樣ac d e

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本文編號：2770875