本文關(guān)鍵詞： Massive MIMO 物理層安全 導(dǎo)頻污染 導(dǎo)頻分配 預(yù)編碼　出處：《北京交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著移動(dòng)無(wú)線通信業(yè)務(wù)量的迅速增加和用戶對(duì)無(wú)線應(yīng)用需求的日益增長(zhǎng),移動(dòng)無(wú)線通信經(jīng)歷了前所未有的數(shù)據(jù)大爆發(fā),使得5G網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展。作為5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)之一的大規(guī)模多輸入多輸出(Massive MIMO)具有空前的頻譜利用率和能量效率,可以大幅提高系統(tǒng)容量,具有廣闊的發(fā)展前景。Massive MIMO系統(tǒng)相比現(xiàn)已研究成熟的傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng),存在許多新的特點(diǎn)和挑戰(zhàn),其中最大的問(wèn)題就是隨著基站天線數(shù)增加甚至趨于無(wú)窮,Massive MIMO的性能受限于小區(qū)間干擾,而其原因是導(dǎo)頻污染。小區(qū)間干擾會(huì)使其他用戶收到本來(lái)只應(yīng)目標(biāo)用戶收到的消息,導(dǎo)致信息泄露,引起物理層安全問(wèn)題。本文基于TDD多小區(qū)多用戶Massive MIMO系統(tǒng)模型,對(duì)此系統(tǒng)中與物理層安全相關(guān)的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:導(dǎo)頻污染消除和下行預(yù)編碼設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。這兩個(gè)研究點(diǎn)分別從上行和下行兩個(gè)角度,消除用戶間干擾,從而保證物理層安全。本文設(shè)計(jì)了一種結(jié)合小區(qū)分組和導(dǎo)頻分配的導(dǎo)頻污染消除方案。因?yàn)镸assive MIMO系統(tǒng)工作在具有信道互易性特征的時(shí)分雙工(TDD)模式下,可以通過(guò)在上行鏈路發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)的方式估計(jì)信道,先通過(guò)對(duì)上行信道估計(jì)過(guò)程的公式推導(dǎo)解釋了導(dǎo)頻污染的形成原因,然后對(duì)幾種已有的的導(dǎo)頻污染消除方案做了簡(jiǎn)要介紹,最后設(shè)計(jì)了一種小區(qū)分組加導(dǎo)頻分配的方案。此方案通過(guò)小區(qū)分組以增加一倍正交導(dǎo)頻的代價(jià)將導(dǎo)頻污染減少至原來(lái)的1/3,同時(shí)也減少了計(jì)算量。然后通過(guò)導(dǎo)頻分配,使用一種貪婪算法選出使得上行用戶傳輸速率最大的用戶組,進(jìn)一步減少導(dǎo)頻污染。分別改變用戶的分布半徑、慢衰落系數(shù)中的參數(shù)γ、每個(gè)小區(qū)中的用戶數(shù),使用Matlab對(duì)系統(tǒng)的下行信道平均容量進(jìn)行了仿真。從仿真結(jié)果可以看出,本方案有效消除了導(dǎo)頻污染,增大了下行信道平均容量,提升了系統(tǒng)性能。本文還設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合預(yù)編碼方案。首先通過(guò)下行信號(hào)發(fā)送過(guò)程進(jìn)行了公式推導(dǎo),引出了下行預(yù)編碼的概念,明確了其在消除小區(qū)間用戶干擾的重要作用,然后介紹了幾種常用線性預(yù)編碼方案,最后設(shè)計(jì)了一種基站聯(lián)合預(yù)編碼方案,一次性解決導(dǎo)頻污染和下行信號(hào)相互干擾的問(wèn)題。通過(guò)各小區(qū)基站間相互協(xié)作,交互得到的信息設(shè)計(jì)聯(lián)合預(yù)編碼矩陣對(duì)基站發(fā)出的信號(hào)預(yù)處理,以抵消導(dǎo)頻污染造成的影響。先對(duì)基站天線數(shù)無(wú)窮的情況進(jìn)行了理論推導(dǎo),然后擴(kuò)展到天線數(shù)有限的情況,進(jìn)行理論分析和仿真。分別改變基站天線數(shù)、小區(qū)中用戶的分布半徑、慢衰落系數(shù)中的參數(shù)γ,使用Matlab對(duì)系統(tǒng)的平均下行信道容量進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明,本方案增大了下行信道平均容量,提升了系統(tǒng)性能。
[Abstract]:With the development of mobile wireless communication business volume increased rapidly and the increasing user demands for wireless applications, has experienced the hitherto unknown data outbreak mobile wireless communication network, makes the 5G rapid development. As one of the key technologies of 5G network large-scale multi input multi output (Massive MIMO) has the unprecedented spectrum utilization rate and energy efficiency can be greatly to improve the system capacity, has broad prospects for the development of.Massive MIMO system has been compared with the traditional MIMO system of mature, there are many new features and challenges, the biggest problem is that with the increase in the number of base station antenna even tends to infinity and the Massive MIMO performance is limited by inter cell interference, and the reason is the pilot pollution. Inter cell the interference will allow other users to receive this should target users receive news, resulting in information disclosure, caused by the physical layer security problem based on TDD. Cellmulti user Massive MIMO system model in this system and the physical layer security related to two key issues: pilot pollution elimination and downlink pre encoding design is studied. The two research points respectively from two angles of the uplink and downlink, eliminate the interference between users, so as to ensure the physical layer security is designed in this paper. Pilot pollution is a combination of community groups and pilot distribution elimination scheme. Because Massive MIMO system with channel reciprocity in time division duplex feature (TDD) mode, through the pilot signal in the uplink transmission way of channel estimation, first through the uplink channel estimation process formula to explain the cause pilot pollution, then several existing pilot pollution elimination scheme is introduced, finally designed a cell group with pilot allocation scheme. This scheme by small packets to Double orthogonal pilot pilot pollution costs will be reduced to the original 1/3, but also reduce the amount of calculation. And then through the pilot distribution, using a greedy algorithm to select the maximum transfer rate of the uplink user group, to further reduce pilot pollution. Change the distribution of user radius respectively, slow fading parameter the coefficient in each cell, the number of users, the use of Matlab system downlink average capacity is simulated. The simulation results show that this scheme can effectively eliminate the pilot pollution, the average capacity of the downlink channel increases, improve system performance. This paper also designed a combined pre encoding scheme. First through the downlink signal transmitting process are deduced, the concept of downlink pre encoding, clear the important role in the elimination of inter cell interference users, and then introduces several commonly used linear pre encoding. The case, finally designed a base station combined pre encoding scheme, solve the mutual interference of guide frequency pollution and downstream signal problems. Through the cooperation of each base station, signal preprocessing information design combined pre encoding matrix interaction on the base stations, in order to offset the impact of pilot pollution. On the first base station antenna the number of the infinity were derived, and then extended to a finite number of antennas, theoretical analysis and simulation. Different base station antenna number, distribution radius of cell users, slow fading parameter coefficient in the use of Matlab on the system average downlink channel capacity simulation. The simulation results show that this scheme. The average capacity of the downlink, and improves the system performance.

【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN919.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃麗;章毅;;特殊場(chǎng)景使用同PN技術(shù)[J];電子制作;2013年04期

2 歐陽(yáng)凡凡;;寬帶碼分多址高層導(dǎo)頻污染優(yōu)化策略[J];河西學(xué)院學(xué)報(bào);2013年05期

3 馬欣;;TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)特定場(chǎng)景下的規(guī)劃及優(yōu)化分析[J];移動(dòng)通信;2006年11期

4 楊海寧;周勇;;淺析WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策[J];科技傳播;2010年10期

5 吳振輝;;關(guān)于解決電信EVDO道路SINR優(yōu)良比問(wèn)題的案例[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2012年08期

6 歐勇健,繆燕翔;從CDMA存在問(wèn)題看3G建設(shè)[J];廣東通信技術(shù);2004年S1期

7 王新燕;;淺談3G網(wǎng)絡(luò)知識(shí)[J];信息技術(shù);2006年07期

8 李昊;方韌;;呼吸效應(yīng)對(duì)CDMA網(wǎng)絡(luò)的影響初探[J];電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化;2011年11期

9 楊光;;WCDMA網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)掉話現(xiàn)象分析及處理方法[J];移動(dòng)通信;2012年18期

10 潘偉杰;;CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)掉話分析[J];山東通信技術(shù);2007年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前8條

1 魯鑫;;TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)頻污染問(wèn)題分析[A];廣東省通信學(xué)會(huì)2008年度學(xué)術(shù)論文集[C];2009年

2 高峰;寧帆;高澤軍;;CDMA網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)頻污染分析與解決[A];第一屆中國(guó)高校通信類院系學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

3 沈軍;;WCDMA導(dǎo)頻污染優(yōu)化[A];第九屆中國(guó)通信學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

4 文鳳;黃瓊;;CDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化探討[A];第九屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 符銳;;淺析CDMA網(wǎng)絡(luò)中的掉話問(wèn)題[A];中國(guó)航海學(xué)會(huì)通信導(dǎo)航專業(yè)委員會(huì)2004學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

6 張宇;;CDMA網(wǎng)絡(luò)掉話實(shí)例分析[A];黑龍江省通信學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

7 陳馮奇;邵敬鶴;陳凌波;李向偉;;CDMA室內(nèi)分布優(yōu)化[A];廣東通信2010青年論壇優(yōu)秀論文集[C];2010年

8 劉亞;;CDMA小區(qū)深度覆蓋解決方案[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2011年年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前9條

1 ;CDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案[N];人民郵電;2008年

2 中國(guó)聯(lián)通濟(jì)南公司移動(dòng)部 劉太強(qiáng) 北京郵電設(shè)計(jì)院 張新程;“組網(wǎng)”更須“護(hù)網(wǎng)”[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2005年

3 卓熹;多角度觀察 全方位著手[N];人民郵電;2007年

4 中興通訊 萬(wàn)勇;打造TD覆蓋優(yōu)化利器[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2010年

5 中國(guó)聯(lián)通山東省分公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心 孫世輝　常以群 楊和平;由面到點(diǎn)優(yōu)化WCDMA[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2013年

6 上海大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司 王葉青;CDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化淺析[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2001年

7 鼎橋通信技術(shù)有限公司產(chǎn)品與項(xiàng)目管理部副總裁 王仲;TD-SCDMA以靈活制勝3G[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2005年

8 ;3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方法[N];中國(guó)信息報(bào);2002年

9 威海聯(lián)通網(wǎng)優(yōu)中心 徐杰;靈活方案解決室內(nèi)深度弱覆蓋難題[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 胡安中;大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道與DOA估計(jì)研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

2 迪迪（Mohammed Teeti）;大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[D];華中科技大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張航;抗導(dǎo)頻污染的大規(guī)模MIMO信道估計(jì)和預(yù)編碼技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 伏曉慧;導(dǎo)頻污染下Massive MIMO系統(tǒng)的信道估計(jì)與導(dǎo)頻調(diào)度研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 程卿卿;Massive MIMO系統(tǒng)中減小導(dǎo)頻污染影響問(wèn)題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 徐政;基于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼算法研究[D];西安郵電大學(xué);2015年

5 王丹;大規(guī)模MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼算法和導(dǎo)頻污染問(wèn)題研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

6 馬琦;聯(lián)通小區(qū)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分析與控制策略[D];南京郵電大學(xué);2014年

7 唐文銳;大規(guī)模MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)的容量分析[D];東南大學(xué);2015年

8 黃禹淇;大規(guī)模無(wú)線MIMO系統(tǒng)的上行鏈路傳輸技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2015年

9 鄭心如;大規(guī)模MIMO系統(tǒng)導(dǎo)頻設(shè)計(jì)和信道估計(jì)技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2015年

10 姚天騏;大規(guī)模MIMO TDD無(wú)線系統(tǒng)中的導(dǎo)頻污染問(wèn)題研究[D];武漢郵電科學(xué)研究院;2015年

，

本文編號(hào)：1526351