【摘要】：良好的信道估計(jì)技術(shù)能夠有效提升Massive MIMO和三維(3D)Massive MIMO系統(tǒng)的頻譜效率、能效等性能,是下一代5G通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。Massive MIMO和3D Massive MIMO系統(tǒng)基站天線數(shù)目的成倍增長(zhǎng)與信道維數(shù)的增加,使得系統(tǒng)需要插入更多的導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì),降低了系統(tǒng)的頻譜資源利用率。如何在減少導(dǎo)頻開(kāi)銷的同時(shí)提升系統(tǒng)的性能,是近年來(lái)信號(hào)處理的研究重點(diǎn)。壓縮感知理論利用信號(hào)的稀疏特性隨機(jī)地獲取部分離散樣本,在精確重建信號(hào)的同時(shí)極大地減少了導(dǎo)頻開(kāi)銷,因此被廣泛地應(yīng)用于信道估計(jì)研究中。針對(duì)上述Massive MIMO和3D Massive MIMO系統(tǒng),目前大多數(shù)稀疏信道估計(jì)從一維(1D)時(shí)延域和二維(2D)時(shí)-頻域展開(kāi)研究,少有文獻(xiàn)考慮空間多維天線的角域塊稀疏特性。針對(duì)這種潛在的信道結(jié)構(gòu)信息,本論文提出一種有效的塊稀疏算法,并應(yīng)用于Massive MIMO和3D Massive MIMO系統(tǒng)的信道估計(jì)中,從而進(jìn)一步提升系統(tǒng)的頻譜效率和能效。主要工作如下:第一,提出了一種改進(jìn)的塊稀疏信道估計(jì)算法。首先指出了傳統(tǒng)稀疏信道估計(jì)技術(shù)的不足,如導(dǎo)頻開(kāi)銷大、信號(hào)重建精度低。接著深入挖掘無(wú)線通信系統(tǒng)的塊稀疏特性,提出了一種改進(jìn)的塊稀疏信道估計(jì)算法。最后,通過(guò)仿真分析,證明了所提出算法能夠在保證準(zhǔn)確地重建信號(hào)的同時(shí),減少測(cè)量數(shù)據(jù)的采集量,從而有效地減少信道估計(jì)的導(dǎo)頻開(kāi)銷。第二,針對(duì)Massive MIMO系統(tǒng),將改進(jìn)的塊稀疏信道估計(jì)算法應(yīng)用于基站端大規(guī)模天線的場(chǎng)景。首先從空間相關(guān)性出發(fā),充分討論了Massive MIMO信道的塊稀疏特性,分析了采用改進(jìn)算法進(jìn)行信道估計(jì)的系統(tǒng)性能。然后,考慮Massive MIMO系統(tǒng)在基站端天線配置均勻線性陣列(ULA,Uniform Linear Array)的情況,對(duì)單用戶Massive MIMO系統(tǒng)信道估計(jì)進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明采用改進(jìn)算法重構(gòu)信號(hào)的誤比特率更低,歸一化最小均方誤差(NMSE,Normalized Mean Square Error)更小,且非常接近原始信號(hào)。第三,針對(duì)3D Massive MIMO系統(tǒng),引入基站端天線俯仰角作為影響因素,充分利用信道的空間自由度,通過(guò)建立的多用戶系統(tǒng)模型及提出的新型導(dǎo)頻插入方案,對(duì)該場(chǎng)景下的信道估計(jì)算法進(jìn)行研究。首先從3D MIMO系統(tǒng)的角域出發(fā),結(jié)合大規(guī)模天線技術(shù),構(gòu)建時(shí)域-角域的3D Massive MIMO多用戶系統(tǒng)模型。接著提出非正交的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)方案,在減少導(dǎo)頻開(kāi)銷的同時(shí),提升信道估計(jì)的準(zhǔn)確性。最后,通過(guò)仿真證明,與傳統(tǒng)稀疏信道估計(jì)算法相比,在信噪比一定的情況下,改進(jìn)算法由于仰角的增益使得其所需的訓(xùn)練序列更少,頻譜利用率更高。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN919.3;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張繼東,鄭寶玉;基于導(dǎo)頻的OFDM信道估計(jì)及其研究進(jìn)展[J];通信學(xué)報(bào);2003年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 何雪云;基于壓縮感知的無(wú)線OFDM信道估計(jì)及導(dǎo)頻優(yōu)化研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：2515473