【摘要】：面對數(shù)據(jù)流量的爆炸式增長、用戶規(guī)模的急劇增加,未來移動通信系統(tǒng)在系統(tǒng)容量、鏈路傳輸峰值速率和時延等方面提出了更高的要求,系統(tǒng)構(gòu)建也將面臨著更大的挑戰(zhàn)。多天線技術(shù)由于能有效提升數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜效率,成為近年來研究的熱點。隨著移動通信從第四代(the Fourth Generation,4G)移動通信系統(tǒng)發(fā)展到第五代(the Fifth Generation,5G)移動通信系統(tǒng),天線數(shù)量急劇增多,大規(guī)模多輸入多輸出(Massive Multiple-Input Multiple-Output,Massive MIMO)技術(shù)能夠在傳統(tǒng)多天線技術(shù)的基礎(chǔ)上,進一步滿足系統(tǒng)容量及通信質(zhì)量,被認(rèn)為是5G移動通信最有潛力的物理層關(guān)鍵技術(shù)之一。然而大量研究表明,隨著Massive MIMO天線數(shù)量的增多,導(dǎo)頻污染將更加嚴(yán)重,特別是當(dāng)天線數(shù)量趨于無窮時,導(dǎo)頻污染是Massive MIMO系統(tǒng)性能的主要制約因素。因此,本文重點關(guān)注了 Massive MIMO系統(tǒng)中的導(dǎo)頻污染問題,針對Massive MIMO系統(tǒng)中的導(dǎo)頻污染抑制問題,本文主要研究內(nèi)容如下:(1)考慮通過減少導(dǎo)頻序列的復(fù)用次數(shù)抑制導(dǎo)頻污染,本文提出了一種Massive MIMO系統(tǒng)中基于導(dǎo)頻復(fù)用系數(shù)的動態(tài)導(dǎo)頻分配方案。該方案基于小區(qū)半徑系數(shù),將小區(qū)劃分為中心區(qū)域及邊緣區(qū)域,引入導(dǎo)頻復(fù)用系數(shù)的概念以標(biāo)識當(dāng)前小區(qū)內(nèi)每個導(dǎo)頻的使用次數(shù)。為目標(biāo)小區(qū)分配導(dǎo)頻序列時,系統(tǒng)根據(jù)動態(tài)變化的導(dǎo)頻復(fù)用系數(shù)調(diào)整分配方案,盡量減少導(dǎo)頻復(fù)用次數(shù),以此降低導(dǎo)頻污染。仿真結(jié)果表明,該方案可以提高系統(tǒng)的上行可達(dá)速率,且增益隨著天線數(shù)量的增多越發(fā)明顯,更適用于Massive MIMO系統(tǒng)。(2)考慮從空域角度減輕導(dǎo)頻污染,利用信號來波方向(Direction of Arrival,DOA)區(qū)分目標(biāo)用戶與千擾用戶,實現(xiàn)導(dǎo)頻污染抑制。為了準(zhǔn)確估計信號的DOA,本文提出了一種基于預(yù)測迭代搜索的DOA估計算法。該算法結(jié)合空域波束賦型的思想,考慮到目標(biāo)用戶的DOA在空間維度上呈稀疏分布,算法采用基于壓縮感知的預(yù)測迭代搜索估計算法對目標(biāo)用戶的DOA進行估計,并將該DOA引入到信道估計模型中,利用匹配濾波原理盡量保留目標(biāo)信號,抑制干擾信號。仿真結(jié)果表明該算法可以提高目標(biāo)用戶的增益,降低導(dǎo)頻污染,并且隨著天線數(shù)量的增加,算法增益有所提升,在用戶運動場景下,所提算法的運行時間大約是傳統(tǒng)算法的20%,算法復(fù)雜度顯著下降。(3)考慮到可以通過降低干擾用戶發(fā)射功率的方式抑制導(dǎo)頻污染,本文提出了一種利用功率控制降低Massive MIMO導(dǎo)頻污染的方案。將非合作博弈Koskie-Gajic(K-G)功率控制算法與前面提出的預(yù)測迭代搜索DOA估計算法相結(jié)合,在相同的鏈路傳輸效果下,通過降低用戶的發(fā)射功率減少干擾用戶產(chǎn)生的導(dǎo)頻污染。仿真結(jié)果表明K-G算法可以使用更低的發(fā)射功率達(dá)到與平均功率算法相同的傳輸效果,結(jié)合后的算法可以有效抑制導(dǎo)頻污染,獲得更高的目標(biāo)用戶增益。
【圖文】：

會占用更多的通信資源，降低系統(tǒng)的整體能效。逡逑目前對導(dǎo)頻序列的分配方案大多是基于圖論中的著色理論進行研宄，基本的逡逑分配原理如下圖２－１所示［６４］。系統(tǒng)內(nèi)小區(qū)被劃分為三組，不同組之間使用不同的逡逑時隙劃分方式，當(dāng)一個小區(qū)組在傳輸導(dǎo)頻序列時，其他兩個小區(qū)組傳輸下行數(shù)據(jù)逡逑或基站處理數(shù)據(jù)，，通過這樣的方式制造出更多相互正交的導(dǎo)頻序列。但是這種方逡逑法嚴(yán)重限制了導(dǎo)頻序列的長度，使得每個小區(qū)可以服務(wù)的用戶變得很少，造成系逡逑統(tǒng)性能的大幅度下降，并不是非常適用于Ｍａｓｓｉｖｅ邋ＭＩＭＯ系統(tǒng)。逡逑／邐＾二二二＾邐Ｖｇｖｏ＾Ｐ邋Ｈ邋導(dǎo)頻丨邐下行數(shù)據(jù)邐丨邋上行數(shù)據(jù)—逡逑４邐｝逡逑Ｙｒ＾；：＞＞／４＾＾Ｇｒｏｕｐ邋２邐下行數(shù)據(jù)丨導(dǎo)頻｜下行數(shù)據(jù)｜邐上行數(shù)據(jù)逡逑／ｔｍ＂一一一＼邐邐邐邐逡逑Ｖ——－７邐ＶＦｒ－－／邋．邋Ｊ邋下行數(shù)據(jù)邋｜導(dǎo)頻｜￣￣上行數(shù)據(jù)＾逡逑＼１｜邋１邋１／邐＼｜邋１邋Ｉ邋！邋／邋＿ＱＴ0＾邋’逡逑＼｜邋１１１／逡逑圖２－１時隙分割導(dǎo)頻復(fù)用圖逡逑在此基礎(chǔ)上，研宄人員針對ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ系統(tǒng)的特性，提出了一系列導(dǎo)頻逡逑分配方案。文獻［６５］中，在相鄰小區(qū)間，根據(jù)導(dǎo)頻復(fù)用次數(shù)使用正交導(dǎo)頻子集，逡逑將所需子集個數(shù)與每個小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)進行聯(lián)合優(yōu)化，使得整體頻譜效率最大；逡逑文獻［６６］中提出了一種導(dǎo)頻序列部分復(fù)用的算法

邐北京郵電大學(xué)工程碩士學(xué)位論文邐逡逑系統(tǒng)能同時服務(wù)的用戶數(shù)就越少，降低了系統(tǒng)的整體容量。逡逑根據(jù)以上分析，下面提出基于導(dǎo)頻復(fù)用系數(shù)的動態(tài)導(dǎo)頻分配方案。逡逑（１）小區(qū)區(qū)域劃分：按照中區(qū)區(qū)域半徑與小區(qū)半徑之比ｒ（ｏ＜ｒ＜：0將系統(tǒng)逡逑內(nèi)的每個小區(qū)劃分為一個中心區(qū)域（Ｃｅｎｔｅｒ邋ｚｏｎｅ，ＣＺ）和三個邊緣區(qū)域（Ｅｄｇｅ逡逑ｚｏｎｅ，邋ＥＺ）；邊緣區(qū)域根據(jù)每個區(qū)域用戶數(shù)量從多到少劃分為邊緣區(qū)域１邋（Ｅｄｇｅ逡逑ｚｏｎｅ邋１，ＥＺ１），邊緣區(qū)域２邋（Ｅｄｇｅｚｏｎｅ２，邋ＥＺ２）和邊緣區(qū)域３邋（Ｅｄｇｅｚｏｎｅ３，邋ＥＺ３）。逡逑每個區(qū)域?qū)?yīng)的用戶數(shù)量可以表示為％，ｔ／３，且有尤＝％邋＋邋ｑ＋ｉ７２＋Ｃ／３。逡逑（２）導(dǎo)頻序列劃分：系統(tǒng)內(nèi)小區(qū)共用一套包含彳個正交導(dǎo)頻序列的導(dǎo)頻集逡逑合Ｓ，邋Ｓ可以表示為Ｓ邋＝邋［Ｓｌ，ｓ２．．．．．。根據(jù)ｒ的取值，將導(dǎo)頻序列分為中心導(dǎo)頻序列逡逑子集（ＣｅｎｔｅｒＳｐｅｃｉｆｉｃＰｉｌｏｔＳｕｂｓｅｔ，ＣＳＰＳ），記為Ｓｅ，和邊緣導(dǎo)頻序列子集（Ｅｄｇｅ逡逑Ｓｈａｒｅｄ邋Ｐｉｌｏｔ邋Ｓｕｂｓｅｔ，邋ＥＳＰＳ），記為Ｉ。用戶分組及導(dǎo)頻分組圖如下２－２所示。逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2605295