本文選題：大規(guī)模MIMO　切入點：下行預(yù)編碼　出處：《東南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著人們對無線通信業(yè)務(wù)需求的增長,大規(guī)模多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術(shù)得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來越廣泛的關(guān)注。大規(guī)模MIMO技術(shù)中基站側(cè)配備數(shù)量巨大的天線,并且在同一時頻資源上服務(wù)多個用戶,可以有效地提高系統(tǒng)頻譜效率以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ诜菂f(xié)作多用戶MIMO系統(tǒng)中,預(yù)編碼是下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)之一,本文針對大規(guī)模MIMO下行預(yù)編碼方法展開研究。首先,對傳統(tǒng)的MIMO預(yù)編碼方法進(jìn)行了研究,并提出了一種基于信道格拉姆矩陣特征值分解(Eigenvalue Decomposition,EVD)的最小均方誤差(Minimum Mean Square Error,MMSE)預(yù)編碼方法。傳統(tǒng)MMSE預(yù)編碼的性能受限于多用戶信道之間的相關(guān)性,用戶信道之間的強相關(guān)性會嚴(yán)重影響預(yù)編碼方法的性能。對每一個用戶信道進(jìn)行接收端解相關(guān)預(yù)處理,極大地降低多用戶信道之間的相關(guān)性,因而提出的方法能夠有效地提高預(yù)編碼的性能。仿真結(jié)果表明,基于信道格拉姆矩陣特征值分解的MMSE預(yù)編碼較傳統(tǒng)預(yù)編碼具有更優(yōu)的和速率性能。接著,針對大規(guī)模MIMO兩級預(yù)編碼,提出一種用戶調(diào)度與波束分配算法。在大規(guī)模MIMO頻分雙工系統(tǒng)中,由于信道估計與信道反饋的開銷與基站端天線數(shù)目成正比,在信道相關(guān)時間有限的情況下,準(zhǔn)確地估計出完全的瞬時信道信息是非常困難的。利用波束域信道的稀疏特性,提出一種兩級預(yù)編方法:第一級預(yù)編碼根據(jù)統(tǒng)計信道信息進(jìn)行用戶的調(diào)度與波束的分配;第二級預(yù)編碼對瞬時等效信道信息進(jìn)行正則化迫零(Regularized Zero Forcing,RZF)預(yù)編碼,從而進(jìn)一步抑制用戶間數(shù)據(jù)干擾。仿真結(jié)果表明,基于最大化兩級預(yù)編碼和速率準(zhǔn)則,提出的用戶調(diào)度與波束分配算法,不僅能夠極大地降低等效信道維度,減少信道估計與反饋的開銷,而且能在不損失系統(tǒng)性能的情況下保持合理的算法復(fù)雜度。最后,針對毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng),提出了一種基站側(cè)與用戶側(cè)聯(lián)合用戶調(diào)度與射頻通道分配算法。在毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中,高頻段電磁波的短波長特性使得用戶端設(shè)備可以配備大量的天線。此外,基站與接收端之間的射頻通道數(shù)目非常少,因而射頻通道在基站側(cè)和用戶側(cè)均呈現(xiàn)出高稀疏特性。利用射頻通道的稀疏特性,進(jìn)行基站側(cè)和用戶側(cè)的聯(lián)合射頻通道調(diào)度,既可以極大地壓縮信道維度,減少信道估計的開銷,同時也可以增大功率效率,提高系統(tǒng)通信性能。算法首先進(jìn)行基站側(cè)的射頻通道選擇,以最大化和速率為準(zhǔn)則,將和速率最大化問題轉(zhuǎn)化為等效的凸差函數(shù)規(guī)劃問題,利用凸優(yōu)化理論求解得到基站側(cè)射頻通道;在得到基站側(cè)射頻通道的基礎(chǔ)上,再次以最大化和速率為準(zhǔn)則,利用貪婪算法選擇出用戶側(cè)的射頻通道。經(jīng)過兩個步驟的處理,可以分別得到基站側(cè)和用戶側(cè)的射頻通道。仿真結(jié)果表明,提出的算法較一般預(yù)編碼方法具有更優(yōu)的和速率性能,且極大地降低了信道維度,減小了信道估計的開銷。
[Abstract]:With the increasing demand for wireless communication business, large-scale multi input multi output (Multiple Input Multiple Output MIMO) technology has been in academia and industry more and more attention. Mass base in MIMO technology with a huge number of antenna side, and a number of service users in the same time-frequency resources, can effectively to improve the system spectrum efficiency and reliability of data transmission. In the non cooperative multi-user MIMO system, pre encoding is one of the key technologies of the downlink data transmission, based on large-scale MIMO downlink pre encoding method to develop research. Firstly, MIMO pre encoding of the traditional methods are studied, and propose a channel characteristic value decomposition based on the Gram matrix (Eigenvalue Decomposition, EVD) of the minimum mean square error (Minimum Mean Square Error, MMSE) pre encoding method. The performance of traditional MMSE precoding by Limited to the correlation between the multiuser channel, strong correlation between user channel will seriously affect the performance of the pre encoding method. Receiver solution pretreatment for each user channel, greatly reduce the correlation between multiple users of the channel, so the proposed method can effectively improve the performance of the pre encoding. The simulation results show that the the channel characteristics of Gram matrix value decomposition MMSE precoding precoding is better than the traditional and rate based on performance. Then, for large scale MIMO two pre encoding, proposes a user scheduling and beam allocation algorithm. MIMO frequency division duplex system in large scale, because the channel estimation is proportional to the overhead and the base station antenna number channel feedback, in the channel with limited time, accurate estimation of the instantaneous channel information completely is very difficult. The sparse characteristics of the beam domain channel Two, put forward a method of pre: the distribution of the first pre encoding scheduling and user according to the beam statistical channel information; second pre encoding of instantaneous equivalent channel information is regularized zero forcing (Regularized Zero, Forcing, RZF) - encoding, data to further suppress the interference between users. The simulation results show that the maximum two pre encoding and rate based on the criterion of user scheduling and beam allocation algorithm is proposed, which can not only reduce the dimension of the equivalent channel, reduce the channel estimation and feedback overhead, and without loss of energy in the system can keep the reasonable complexity. Finally, according to the millimeter wave of large-scale MIMO system, is put forward a base station side and user side joint user scheduling and radio channel allocation algorithm. In the millimeter wave in the large scale MIMO system, short wavelength characteristics of high-frequency electromagnetic wave so that the terminal user equipment With the large number of antennas. In addition, the number of radio channel between the base station and the receiving end is very small, so the radio channel at the base station side and user side showed high sparsity. Using the sparsity of the RF channel, combined with radio frequency channel scheduling base station side and user side, which can greatly reduce the dimension compression channel. The channel estimation overhead, but also can increase the power efficiency, improve the communication performance of the system. The RF channel algorithm first base station selection, and to maximize the rate as the criterion, and the rate maximization problem into the equivalent convex function programming problem, optimization theory is obtained by convex side of base station RF channel; in based on base station RF channel, again to maximize the sum rate criterion, using the greedy algorithm to select a radio channel user side. After processing two steps, respectively. The radio channel of base station and user side is obtained. Simulation results show that the proposed algorithm has better and rate performance than the general precoding method, and greatly reduces the channel dimension and reduces the cost of channel estimation.

【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN919.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李汀;楊綠溪;;一種前向放大中繼通信系統(tǒng)中的有限反饋中繼預(yù)編碼方案[J];電子學(xué)報;2010年07期

2 陳志;劉珊珊;曹型兵;;多輸入多輸出系統(tǒng)中的預(yù)編碼技術(shù)研究[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2012年02期

3 徐偉;;淺談電子通訊的預(yù)編碼技術(shù)[J];電腦知識與技術(shù);2012年27期

4 李超;郭麗娜;;電子通訊的預(yù)編碼技術(shù)分析[J];電子制作;2013年19期

5 解芳;袁超偉;程鐵錚;;利用干擾提高容量的低復(fù)雜度預(yù)編碼方法[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報;2009年05期

6 陶立;;一種電子通訊技術(shù)的預(yù)編碼解析[J];電腦知識與技術(shù);2012年30期

7 張文;龔鋼;;抑制小區(qū)間干擾的遲延可容忍預(yù)編碼方案[J];科技通報;2013年07期

8 冉金志;林初善;邵云飛;廖曉閩;;幾何平均分解的矢量預(yù)編碼方案設(shè)計[J];中國科技信息;2013年22期

9 盧鑫;;Closed-Loop MIMO系統(tǒng)線性預(yù)編碼技術(shù)[J];中國新通信;2008年11期

10 鄭鳳;陳潤芊;盧國仙;武穆清;;一種新的非線性預(yù)編碼算法[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2012年01期

相關(guān)會議論文 前8條

1 劉偉;張春陽;邵珠雷;;相關(guān)衰落信道中星座預(yù)編碼和球譯碼[A];第十屆中國科協(xié)年會論文集（一）[C];2008年

2 邵玉斌;龍華;向鳳紅;;MIMO通信系統(tǒng)空域維納預(yù)編碼器及性能分析[A];中國通信學(xué)會第五屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

3 劉繼雄;李有明;周新星;;DSL基于誤差符號的自適應(yīng)預(yù)編碼算法[A];浙江省信號處理學(xué)會2011學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

4 鐘俊;彭啟琮;;有限比特反饋下OFDM系統(tǒng)的預(yù)編碼技術(shù)[A];中國通信學(xué)會第五屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

5 馬守貴;陳明;;MIMO系統(tǒng)中基于離散速率集的線性預(yù)編碼研究[A];2008通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十三屆全國青年通信學(xué)術(shù)會議論文集（下）[C];2008年

6 黃永明;楊綠溪;;采用分組線性星座預(yù)編碼OFDM的分層空時傳送方式及其迭代接收[A];第十二屆全國信號處理學(xué)術(shù)年會（CCSP-2005）論文集[C];2005年

7 王道彬;米文智;;一種基于TXMMSE預(yù)編碼的新型OFDM系統(tǒng)研究[A];四川省通信學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

8 張亞東;叢鍵;王卓鐳;;一種基于預(yù)編碼降低OFDM信號峰均功率比的技術(shù)[A];2007’促進(jìn)西部發(fā)展聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 曹新莉;衛(wèi)星多天線數(shù)據(jù)傳輸下水庫水情測報編解碼技術(shù)與方法研究[D];武漢大學(xué);2012年

2 呂磊;MIMO系統(tǒng)中基于有限反饋的預(yù)編碼及天線合并技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

3 劉萌萌;未來MIMO技術(shù)的性能分析和預(yù)編碼研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

4 胡志蕊;多小區(qū)協(xié)作系統(tǒng)下預(yù)編碼及收發(fā)聯(lián)合處理技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

5 張萌;協(xié)同無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2014年

6 董全;下一代無線網(wǎng)絡(luò)的預(yù)編碼研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

7 王偉;多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

8 王超;多天線系統(tǒng)中的反饋與預(yù)編碼技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2016年

9 王楠;中繼協(xié)作通信中的編碼技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2015年

10 張蕾;非線性預(yù)編碼技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 袁莉莉;無線通信系統(tǒng)中的干擾對齊技術(shù)研究[D];上海師范大學(xué);2015年

2 粟唐;高速移動場景下LTE下行預(yù)編碼技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 田夢;PLC中基于MIMO的預(yù)編碼技術(shù)研究與中繼系統(tǒng)性能分析[D];南京理工大學(xué);2015年

4 高書瑩;下行多用戶MIMO預(yù)編碼方法的研究與應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 劉荊;大MIMO信道狀態(tài)信息獲取及預(yù)編碼方法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

6 劉圣恩;MIMO雙向中繼系統(tǒng)的預(yù)編碼設(shè)計與性能優(yōu)化研究[D];南昌大學(xué);2015年

7 羅輯;3D MIMO及其預(yù)編碼設(shè)計與研究[D];電子科技大學(xué);2015年

8 向攀;LTE-Advanced上行MIMO預(yù)編碼技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

9 竇津津;MIMO-UWB預(yù)編碼技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

10 謝思敏;非線性預(yù)編碼中的星座擴展及解調(diào)方法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

，

本文編號：1614611