【摘要】：現(xiàn)代無線通信中,大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)自由度增加,多天線帶來的分集和復(fù)用增益,能夠顯著提高頻譜效率和能量效率。為了獲取空間復(fù)用增益和陣列增益,基站發(fā)送端或用戶接收端需通過信道估計(jì)獲取信道狀態(tài)信息。有效利用頻分雙工(FDD)的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)增益的一個(gè)挑戰(zhàn)就是導(dǎo)頻數(shù)目隨著發(fā)射天線數(shù)目增長(zhǎng)而線性增長(zhǎng),導(dǎo)致導(dǎo)頻開銷巨大,降低通信系統(tǒng)效率,而且精確估計(jì)下行鏈路的信道狀態(tài)信息(CSI)并不容易。由于目前大多數(shù)蜂窩網(wǎng)都是FDD制式且FDD對(duì)于延遲敏感型系統(tǒng)更有效率,因此研究FDD下更為有效的信道估計(jì)很有必要。傳統(tǒng)的估計(jì)下行鏈路信道的CSI技術(shù),如最小二乘法和最小均方誤差法,在大規(guī)模MIMO場(chǎng)景中因?qū)ьl開銷巨大而不再適用。大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中數(shù)目較大的天線陣列產(chǎn)生的信道矩陣在特定域呈現(xiàn)稀疏性質(zhì)。大規(guī)模MIMO信道估計(jì)問題可轉(zhuǎn)化為壓縮感知重建問題,采用壓縮感知重建算法完成信道估計(jì);同時(shí),觀測(cè)矩陣的互不相干性可作為導(dǎo)頻優(yōu)化準(zhǔn)則。本文重點(diǎn)研究了FDD模式下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)基于壓縮感知的信道估計(jì)及導(dǎo)頻優(yōu)化算法。我們以最小化觀測(cè)矩陣的總和互相關(guān)值為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,提出了兩種導(dǎo)頻優(yōu)化方法:(1)基于隨機(jī)高斯矩陣的導(dǎo)頻優(yōu)化方法,對(duì)隨機(jī)生成的高斯矩陣采用迭代算法,從而獲得優(yōu)化的導(dǎo)頻矩陣;(2)基于部分傅里葉矩陣的導(dǎo)頻優(yōu)化方法,即通過隨機(jī)搜索算法選取傅里葉矩陣的若干行作為導(dǎo)頻矩陣,從而使得觀測(cè)矩陣具有較小的互相關(guān)值。仿真結(jié)果表明,通過降低觀測(cè)矩陣的互相關(guān)值能夠有效降低稀疏信號(hào)的估計(jì)誤差。與未優(yōu)化的導(dǎo)頻序列相比,采用本文提出的兩種導(dǎo)頻優(yōu)化方法獲得的優(yōu)化導(dǎo)頻序列能夠有效降低MIMO系統(tǒng)信道估計(jì)的均方誤差1~3dB,隨著信噪比的增大,性能改善越明顯。另外,基于部分傅里葉矩陣導(dǎo)頻優(yōu)化方法獲得的導(dǎo)頻性能優(yōu)于基于隨機(jī)高斯矩陣方法獲得的導(dǎo)頻。
【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

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本文編號(hào)：2550734