本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的漸近信干比與功率增益研究

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【摘要】：隨著智能手機(jī)的普及和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展,未來的通信系統(tǒng)亟需更高的有效性和可靠性。當(dāng)前無線通信存在頻譜資源低下,功耗過高的弊端。未來移動(dòng)通信將向更高效率、更高速率、更加智能的趨勢(shì)發(fā)展。傳統(tǒng)通過物理層技術(shù)(例如編碼)努力提高的增益,已遠(yuǎn)不如直接在基站增加天線,增加帶寬,增加基站提高的速率快。大規(guī)模MIMO系統(tǒng)是在基站端增加天線個(gè)數(shù),通過利用空間信道資源,增加分集、數(shù)據(jù)傳輸速率。大規(guī)模MIMO系統(tǒng)通過利用天線的大量冗余來換取系統(tǒng)的性能,在提高頻譜效率的同時(shí)提高能量效率,將成為5G的核心技術(shù)。大規(guī)模MIMO可以減小發(fā)射功率和干擾,提高數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性。更重要的是,隨著基站天線數(shù)的增加,小尺度衰落和熱噪聲可以被平滑掉。本文主要對(duì)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的SINR漸近性和功率規(guī)模增益進(jìn)行研究分析。主要內(nèi)容如下：首先,將大數(shù)定理應(yīng)用到大規(guī)模MIMO的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MIMO場(chǎng)景和多用戶MIMO場(chǎng)景中,介紹了用戶和基站之間的信道矩陣的行近似正交,并分析了預(yù)編碼對(duì)大規(guī)模MIMO信道帶來的變化。其次,研究了單小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下行鏈路預(yù)編碼,推導(dǎo)了四種預(yù)編碼下(MRT, ZF, MMSE, RCI)系統(tǒng)的下行漸近SINR的閉合表達(dá)式,得出影響系統(tǒng)性能的參數(shù)。通過仿真驗(yàn)證大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中漸近SINR公式的正確性,并對(duì)比了不同預(yù)編碼下系統(tǒng)性能差異,得出在四種線性預(yù)編碼中RCI預(yù)編碼性能最佳。最后,分別介紹了單小區(qū)和多小區(qū)場(chǎng)景下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)上行線性接收機(jī)的漸近信干比,提出了功率規(guī)模增益。通過仿真論證了功率規(guī)模增益的存在和基站天線數(shù)對(duì)上行漸近信干比的影響。
【關(guān)鍵詞】：大規(guī)模MIMO 漸近性 功率增益 MRC ZF MMSE RCI STNR
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 引言9-10
• 1.2 大規(guī)模MIMO的研究現(xiàn)狀和意義10-12
• 1.3 論文的主要研究工作和組織結(jié)構(gòu)12-13
• 第2章 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)概述13-24
• 2.1 概述13-14
• 2.2 大規(guī)模MIMO：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MIMO場(chǎng)景14-19
• 2.2.1 系統(tǒng)模型15
• 2.2.2 MIMO信道的并行分解15-16
• 2.2.3 大數(shù)定理16
• 2.2.4 接收機(jī)的容量16-19
• 2.3 大規(guī)模MIMO：多用戶MIMO場(chǎng)景19-22
• 2.3.1 系統(tǒng)模型19-20
• 2.3.2 上行鏈路20-21
• 2.3.3 下行鏈路21-22
• 2.4 預(yù)編碼對(duì)大規(guī)模MIMO帶來信道的變化22
• 2.5 本章小結(jié)22-24
• 第3章 大規(guī)模MIMO下行鏈路預(yù)編碼漸近性能分析24-35
• 3.1 大規(guī)模MIMO下行鏈路系統(tǒng)模型24-25
• 3.2 下行鏈路預(yù)編碼25-29
• 3.2.1 最大速率傳輸波束成形(MRT)25-26
• 3.2.2 迫零波束成形(ZF)26-27
• 3.2.3 校準(zhǔn)信道反轉(zhuǎn)波束成形(RCI)27-28
• 3.2.4 最小均方誤差波束成形(MMSE)28-29
• 3.3 漸近SINR分析29-30
• 3.4 仿真結(jié)果與分析30-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第4章 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)功率增益分析35-54
• 4.1 單小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)35-46
• 4.1.1 理想信道情況35-39
• 4.1.2 非理想信道情況39-43
• 4.1.3 仿真結(jié)果與分析43-46
• 4.2 多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)46-52
• 4.2.1 系統(tǒng)模型46-47
• 4.2.2 信道估計(jì)47-48
• 4.2.3 線性接收機(jī)MMSE48-49
• 4.2.4 上行鏈路漸近SINR49-50
• 4.2.5 仿真結(jié)果與分析50-52
• 4.3 功率增益分析52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 總結(jié)與展望54-56
• 5.1 總結(jié)54
• 5.2 展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 附錄60-62
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文62-63
• 致謝63

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