發(fā)布時間：2017-03-19 06:00

  本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模MIMO無線通信系統(tǒng)多用戶傳輸方案設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)是當(dāng)前最前沿的無線移動通信技術(shù)之一。該技術(shù)通過在基站端配備數(shù)以百計的天線并同時為更多的用戶提供服務(wù),從而使無線移動通信系統(tǒng)達到極大的系統(tǒng)容量及高效的頻譜利用率。然而,在帶來以上系統(tǒng)性能提升的同時,大規(guī)模MIMO技術(shù)的實現(xiàn)也面臨著諸多挑戰(zhàn),因為大量用戶的數(shù)據(jù)流傳輸發(fā)生在相同的時間和頻譜資源塊內(nèi),所以采用該技術(shù)的大規(guī)模MIMO無線通信系統(tǒng)(下面簡稱大規(guī)模MIMO系統(tǒng))是一個存在嚴(yán)重干擾的系統(tǒng),必須結(jié)合有效的干擾抑制或消除技術(shù)才能發(fā)揮其優(yōu)勢。因為大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中用戶終端數(shù)量較多且是分散分布的,所以想要讓用戶間互相獲取信道信息并在用戶終端協(xié)作消除干擾是很難實現(xiàn)的。另外,相比基站,用戶終端的信號處理能力是有限的,所以傳統(tǒng)的用戶端接收檢測技術(shù)消除干擾對于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)而言是不夠的。因此大規(guī)模MIMO系統(tǒng)一般通過在基站端對發(fā)送數(shù)據(jù)進行處理進而消除干擾或者聯(lián)合基站端和用戶終端進行干擾消除。以此為背景,本文主要研究了多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的兩種干擾消除技術(shù),即預(yù)編碼技術(shù)和干擾對齊技術(shù),并根據(jù)這兩種技術(shù)分別設(shè)計了針對FDD模式多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)和TDD模式多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的兩種傳輸方案。本文首先介紹了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的一些基本內(nèi)容,包括：大規(guī)模MIMO技術(shù)的研究現(xiàn)狀、大規(guī)模MIMO系統(tǒng)與傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)的區(qū)別及大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的下行傳輸模型。接著,本文研究了基站已知信道信息時的多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的預(yù)編碼技術(shù),對基于迫零(Zero Forcing)、塊對角化(Block Diagonalization, BD)、最小均方誤差(Minimum Mean Square Error, MMSE)以及信號泄露噪聲比(Signal to Leakage-Noise Ratio, SLNR)這四種線性預(yù)編碼進行了詳細(xì)的原理推導(dǎo),并利用MATLAB對采用這四種技術(shù)的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)和速率性能及誤碼率性能進行了性能對比和分析。除此之外,本文也對臟紙編碼(Dirty Paper Coding, DPC)、模代數(shù)預(yù)編碼(Tomlinson-Harashima Precoding,THP)和向量擾動預(yù)編碼(Vector Perturbation, VP)這三種典型的非線性預(yù)編碼技術(shù)作了介紹。上述基站已知信道信息的預(yù)編碼技術(shù)主要適用于TDD(Time Division Duplexing)模式,因為在TDD模式下,利用上下行信道的互易性,基站可以方便地獲得下行信道信息。而在FDD (Frequency Division Duplexing)模式下,上下行信道互易性不成立,基站需要通過專門的反饋鏈路獲取信道信息。為了減小反饋量并且實現(xiàn)可靠傳輸,本文結(jié)合聯(lián)合空分復(fù)用(JSDM)傳輸方案和一種固定復(fù)雜度的QRDM-VP預(yù)編碼算法,提出了一種針對FDD模式下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的傳輸方案。最后,利用干擾對齊(IA)技術(shù),本文提出了一種針對TDD模式下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的收發(fā)端聯(lián)合傳輸方案。通過MATLAB仿真結(jié)果可以看出,該傳輸方案能夠消除TDD模式下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)干擾,使系統(tǒng)的頻譜效率和能量效率性能得到提升。本文提出的兩種分別針FDD模式和TDD模式下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的多用戶傳輸方案,相比傳統(tǒng)的大規(guī)模MIMO傳輸方案,能夠有效地提高大規(guī)模MIMO系統(tǒng)頻譜效率或能量效率。鑒于下一代蜂窩移動通信技術(shù)高數(shù)據(jù)傳輸率、低能量消耗的發(fā)展要求,本文的研究成果具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：大規(guī)模MIMO 多用戶預(yù)編碼 聯(lián)合空分復(fù)用 QRDM-VP預(yù)編碼 干擾對齊
【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】：2016
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題背景與意義10-13
• 1.2 MIMO通信技術(shù)的發(fā)展過程13-14
• 1.3 研究內(nèi)容與設(shè)計指標(biāo)14-16
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 設(shè)計指標(biāo)15-16
• 1.4 本文的工作及章節(jié)安排16-18
• 第二章 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)18-28
• 2.1 單用戶MIMO系統(tǒng)18-20
• 2.2 多用戶MIMO系統(tǒng)20-22
• 2.3 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)22-27
• 2.3.1 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)研究現(xiàn)狀22-23
• 2.3.2 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的重要特征23-25
• 2.3.3 大規(guī)模MIMO下行傳輸模型25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼28-40
• 3.1 多用戶MIMO系統(tǒng)線性預(yù)編碼28-32
• 3.1.1 迫零(ZF)預(yù)編碼28
• 3.1.2 塊對角化(BD)預(yù)編碼28-30
• 3.1.3 最小均方誤差(MMSE)預(yù)編碼30
• 3.1.4 信號泄露噪聲比(SLNR)預(yù)編碼30-32
• 3.1.5 其他類型的線性預(yù)編碼32
• 3.2 多用戶MIMO系統(tǒng)線性預(yù)編碼性能總結(jié)32-34
• 3.3 多用戶MIMO系統(tǒng)非線性預(yù)編碼34-38
• 3.3.1 臟紙編碼(DPC)預(yù)編碼34-35
• 3.3.2 模代數(shù)(THP)預(yù)編碼35-36
• 3.3.3 向量擾動(VP)預(yù)編碼36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第四章 FDD模式下多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)傳輸方案40-56
• 4.1 引言40-41
• 4.2 聯(lián)合空分復(fù)用(JSDM)傳輸方案41-43
• 4.3 QRDM-VP預(yù)編碼方案43-47
• 4.4 FDD模式下多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)性能分析47-54
• 4.4.1 單環(huán)模型47-48
• 4.4.2 仿真參數(shù)48
• 4.4.3 仿真結(jié)果及分析48-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 TDD模式下多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)傳輸方案56-80
• 5.1 干擾對齊技術(shù)(IA)綜述56-58
• 5.2 多小區(qū)多用戶MIMO系統(tǒng)模型58-60
• 5.3 基于干擾對齊的多小區(qū)多用戶MIMO系統(tǒng)分層傳輸方案60-65
• 5.3.1 傳輸方案概述60-61
• 5.3.2 傳輸方案具體流程61-64
• 5.3.3 傳輸方案總結(jié)及性能分析64-65
• 5.4 基于用戶分組干擾對齊的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)傳輸方案65-78
• 5.4.1 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)支持的用戶數(shù)目65-67
• 5.4.2 多小區(qū)多用戶MIMO系統(tǒng)的分組干擾對齊傳輸方案67-68
• 5.4.3 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的能效優(yōu)化問題68-73
• 5.4.4 仿真結(jié)果分析73-78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 論文工作總結(jié)80
• 6.2 未來工作展望80-82
• 參考文獻82-86
• 致謝86-88
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及參加的科研項目88

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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  本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模MIMO無線通信系統(tǒng)多用戶傳輸方案設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：255581