本文關(guān)鍵詞：面向5G系統(tǒng)基于壓縮感知理論的信道狀態(tài)獲取研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：對(duì)于后IMT-Advanced(5G)系統(tǒng)中,隨著智能終端的普及以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量呈現(xiàn)出爆炸式增長趨勢(shì),據(jù)預(yù)測(cè),到2020年時(shí),數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將增長1000倍。此外,國際電信聯(lián)盟對(duì)高級(jí)國際移動(dòng)通信系統(tǒng)(International Mobile Telecommunication-Advanced, IMT-Advanced)向5G系統(tǒng)的演進(jìn)中提出在低速移動(dòng)場(chǎng)景下峰值速率達(dá)到大約1Gbps,在高速移動(dòng)場(chǎng)景下達(dá)到大約100Mbps的目標(biāo)。這就給無線接入網(wǎng)絡(luò)帶來了巨大的挑戰(zhàn),需要非常高效的利用帶寬資源,大幅度提升頻譜效率。 在未來的5G通信中,通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)將從傳統(tǒng)的移動(dòng)蜂窩通信方式轉(zhuǎn)向分布式、異構(gòu)的新型通信方式,小區(qū)部署更加密集,單個(gè)小區(qū)的覆蓋范圍大大縮小,小區(qū)間干擾也變得更加嚴(yán)重。信道狀態(tài)信息(CSI)的獲取對(duì)于多入多出(MIMO)的正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)消除小區(qū)間,用戶間干擾,有利于系統(tǒng)自適應(yīng)和預(yù)編碼技術(shù),對(duì)于提升整體性能至關(guān)重要。而面向5G的關(guān)鍵候選技術(shù),例如大規(guī)模天線(Massive MIMO),多點(diǎn)協(xié)作通信(CoMP)對(duì)信道狀態(tài)信息(CSI)的獲取提出了更高的要求,因此如何解決減少CSI獲取開銷以及提升CSI精度成為5G系統(tǒng)的巨大挑戰(zhàn)。 信道狀態(tài)信息的獲取主要包括信道估計(jì)和信道反饋,目前國內(nèi)國外都已有較多的技術(shù)研究文獻(xiàn)。本文針對(duì)信道估計(jì)和信道反饋領(lǐng)域的一些經(jīng)典方法進(jìn)行了總結(jié)分析,并聯(lián)系在5G系統(tǒng)中的應(yīng)用新場(chǎng)景,即信道狀態(tài)信息獲取的資源消耗與對(duì)CSI質(zhì)量要求,天線數(shù)目,以及協(xié)作小區(qū)數(shù)目呈正比增長。因此,在對(duì)無線信道物理特性以及壓縮感知理論的研究下,本文針對(duì)面向5G的新技術(shù)和新場(chǎng)景下,研究創(chuàng)新性的信道狀態(tài)獲取方法。 首先本文研究了無線通信信道的稀疏特性以及壓縮感知理論及其應(yīng)用,分析了對(duì)信道狀態(tài)信息進(jìn)行壓縮的可行性。另外,也總結(jié)分析了目前比較經(jīng)典的信道估計(jì)和信道反饋技術(shù),并重點(diǎn)分析了當(dāng)前面向5G系統(tǒng)的幾種研究。 其次,針對(duì)于5G系統(tǒng)中大規(guī)模天線部署場(chǎng)景,本文利用其信道在空間域所具有的相關(guān)性,結(jié)合壓縮感知理論,提出可以使用比采樣定理更少的導(dǎo)頻估計(jì)值得到完整的各個(gè)天線上的CSI信息。并且在分析其可行性之后,基于最大化信道估計(jì)質(zhì)量形成一個(gè)優(yōu)化問題,從該優(yōu)化問題出發(fā)來設(shè)計(jì)導(dǎo)頻模式。仿真分析表明,基于壓縮感知的空域信道估計(jì)能夠大大減少導(dǎo)頻開銷,并且使用基于所提出的導(dǎo)頻模型,相對(duì)于均勻?qū)ьl和隨機(jī)導(dǎo)頻都能有較大性能提升。 再次,針對(duì)于5G系統(tǒng)中多用戶多點(diǎn)協(xié)作通信場(chǎng)景,提出可以利用CSI的稀疏特性,將CSI進(jìn)行最大限度地壓縮之后再進(jìn)行反饋的時(shí)域壓縮量化反饋方案。另外,本文將該方案與目前幾種經(jīng)典方案進(jìn)行理論分析和仿真比較,從用戶速率和反饋開銷兩個(gè)角度對(duì)反饋方案進(jìn)行評(píng)估。進(jìn)一步地,針對(duì)多點(diǎn)協(xié)作中協(xié)作小區(qū)反饋比特分配的問題,為了解決分配比特的非負(fù)整數(shù)性質(zhì),提出基于分支定界的比特分配算法。仿真結(jié)果表明,反饋時(shí)域壓縮的CSI能夠有效減少反饋開銷,并達(dá)到接近于完美CSI的性能。 論文最后對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié),為下一步基于壓縮感知的信道狀態(tài)信息獲取研究方向提出了建議。
【關(guān)鍵詞】：5G系統(tǒng) 信道狀態(tài)信息(CSI) 信道估計(jì) 信道反饋 壓縮感知
【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】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 面向5G通信的新需求與新場(chǎng)景11-12
• 1.2 信道狀態(tài)信息獲取技術(shù)現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 信道估計(jì)技術(shù)12-14
• 1.2.2 信道反饋技術(shù)14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及組織架構(gòu)15-18
• 第二章 信道狀態(tài)信息獲取分析18-24
• 2.1 無線信道的稀疏特性18-19
• 2.2 MIMO-OFDM系統(tǒng)信道模型19-20
• 2.3 MIMO-OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)20-21
• 2.4 MIMO-OFDM信道反饋研究分析21-24
• 第三章 大規(guī)模天線陣列系統(tǒng)的信道估計(jì)24-40
• 3.1 引言24-25
• 3.2 空域OFDM信道估計(jì)技術(shù)25-30
• 3.2.1 OFDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)25
• 3.2.2 壓縮感知理論25-26
• 3.2.3 3D信道估計(jì)26-30
• 3.3 導(dǎo)頻序列設(shè)計(jì)30-36
• 3.3.1 導(dǎo)頻能量分布優(yōu)化31-33
• 3.3.2 導(dǎo)頻插入模型設(shè)計(jì)33-35
• 3.3.3 導(dǎo)頻插入模型與功率分布聯(lián)合優(yōu)化35-36
• 3.4 仿真結(jié)果及討論36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 時(shí)域壓縮信道反饋技術(shù)40-60
• 4.1 引言40-41
• 4.2 多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)的CSI反饋41-43
• 4.2.1 CoMP系統(tǒng)的CSI獲取流程42-43
• 4.2.2 CoMP系統(tǒng)性能界限43
• 4.3 時(shí)域壓縮反饋方案43-49
• 4.3.1 信道的時(shí)域稀疏特性44-45
• 4.3.2 時(shí)域壓縮量化信道反饋方案45-46
• 4.3.3 反饋方案性能分析46-49
• 4.4 基于分支定界的比特分配49-53
• 4.5 仿真結(jié)果和方案評(píng)估53-58
• 4.5.1 反饋方案性能評(píng)估55-56
• 4.5.2 反饋開銷評(píng)估56-57
• 4.5.3 比特分配方案性能評(píng)估57-58
• 4.6 本章小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 全文總結(jié)及主要貢獻(xiàn)60-61
• 5.2 下一步研究建議及未來研究方向61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 攻讀碩士期間研究成果68

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王妮娜;基于壓縮感知理論的無線多徑信道估計(jì)方法研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：面向5G系統(tǒng)基于壓縮感知理論的信道狀態(tài)獲取研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：380025