大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)可以有效地提升無線系統(tǒng)容量,并且能大幅度地提高頻譜利用率,成為了第五代（5G）通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。然而,大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)中存在可用正交導(dǎo)頻數(shù)目有限與移動用戶激增之間的矛盾,使得基站進(jìn)行信道估計的時候,受到復(fù)用相同導(dǎo)頻序列用戶的干擾,這一現(xiàn)象即為導(dǎo)頻污染,且這種導(dǎo)頻污染無法通過增加天線數(shù)目來消除,嚴(yán)重制約整個大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)的性能。合理的導(dǎo)頻分配技術(shù)可在一定程度上減少這種導(dǎo)頻污染,因而,本文就此角度展開相應(yīng)研究,提出了通過導(dǎo)頻協(xié)調(diào)分配來抑制導(dǎo)頻污染的方案。本文主要研究內(nèi)容如下:首先,本文從大規(guī)模MIMO技術(shù)發(fā)展背景入手,簡述了現(xiàn)有的導(dǎo)頻污染抑制技術(shù),具體分析TDD傳輸模式下系統(tǒng)的上、下鏈路數(shù)據(jù)的傳輸過程,進(jìn)而引出導(dǎo)頻污染的起因以及對系統(tǒng)性能的不利影響。其次,本文提出了一種基于圖著色的半動態(tài)導(dǎo)頻分配算法。所提算法先基于移動用戶信號與干擾加噪聲比（SINR）先將各小區(qū)用戶劃分為小區(qū)中心用戶和小區(qū)邊緣用戶,各小區(qū)的小區(qū)中心用戶采用復(fù)用同一組導(dǎo)頻序列的靜態(tài)分配方式,而對小區(qū)邊緣用戶則采用基于圖著色的動態(tài)分配方式。主要以最大化上行鏈路中的最小SIN... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

多用戶MIMO系統(tǒng)的上鏈路模型

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8M個天線的基站預(yù)編碼數(shù)據(jù)流112...數(shù)據(jù)流2數(shù)據(jù)流KK數(shù)據(jù)流1數(shù)據(jù)流2數(shù)據(jù)流K解碼解碼解碼CSICSICSI下行鏈路圖2.3多用戶MIMO系統(tǒng)的下鏈路模型考慮到在多小區(qū)多用戶MIMO系統(tǒng)的上行鏈路中，基站接收端需要進(jìn)行信號檢測以及陣列信號的處理等高復(fù)雜度的算法來將不同用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)從相互疊加的信號中分離出來，而在其下行鏈路中，基站發(fā)送給所有用戶信號在串并轉(zhuǎn)換的處理之后再由多根天線轉(zhuǎn)發(fā)出去，所以每一個用戶接收到的是系統(tǒng)內(nèi)所有用戶的下行信號以及噪聲疊加在一起的信號，這種噪聲和小區(qū)間干擾嚴(yán)重制約了系統(tǒng)容量的進(jìn)一步提升[38][39]，因而迫切需要尋找一種能夠提高系統(tǒng)的頻譜利用率且低耗能的可替代技術(shù)。二十世紀(jì)末，F(xiàn)oschini提出了大規(guī)模天線陣列代替多天線的理念[40]，在此基礎(chǔ)上衍生了大規(guī)模MIMO通信技術(shù)，解決了上述多用戶MIMO系統(tǒng)中存在的問題。2.2.3大規(guī)模MIMO大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的上下鏈路模型如圖2.4所示，由圖可知，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)與其他MIMO系統(tǒng)最明顯的區(qū)別是其在基站側(cè)配置的天線數(shù)目進(jìn)一步增加，相較第四代通信系統(tǒng)的4根或者8根天線，提高了一個量級以上，可高達(dá)數(shù)百根甚至上千根[41]。正因此特點(diǎn)，它可以利用同一時間頻域內(nèi)的無線資源為系統(tǒng)內(nèi)的多個用戶提供服務(wù)，使得頻譜使用的效率獲得很大的提高。與此同時，大規(guī)模天線陣列攜帶的分集增益以及陣列增益使得小區(qū)內(nèi)用戶與基站之間的功率損耗大幅度降低。除此之外，大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)還有更大的信道容量，更少的能量消耗以及更為精確的空間區(qū)分度等優(yōu)勢。

頻信號估計CSI再反饋給基站，即CSI是根據(jù)反饋信息來獲取的，此過程中所需要的時間是與基站端的天線數(shù)成正比，這對于基站側(cè)配置了大規(guī)模天線陣列的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)來說是不適用的，嚴(yán)重局限了大規(guī)模MIMO的發(fā)展前景，并非最理想性選擇。在TDD傳輸模式下，因信道的互易性，可以通過上發(fā)的導(dǎo)頻序列來估計下行CSI，而上發(fā)導(dǎo)頻序列所占用的時間與基站側(cè)的天線數(shù)目無關(guān)，僅與并發(fā)服務(wù)的移動端的天線數(shù)目有關(guān)。所以大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下一般采用TDD來進(jìn)行通信[45]。文獻(xiàn)[46]提出了一種比較適合大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的TDD傳輸協(xié)議。其結(jié)構(gòu)圖如圖2.5所示，在此TDD結(jié)構(gòu)中，每個用戶的每個相干時間都由4個部分組成，分別是：（1）上行鏈路中用戶向本地小區(qū)基站發(fā)送數(shù)據(jù)階段，其占用U個時間長度；（2）導(dǎo)頻序列傳輸階段，其占用V個時間長度；（3）基站根據(jù)收到的導(dǎo)頻序列進(jìn)行信道的估計獲得CSI，繼而根據(jù)CSI來處理（1）中用戶發(fā)來的數(shù)據(jù)，其占用W個時間長度；（4）基站將處理好的數(shù)據(jù)下發(fā)給小區(qū)內(nèi)各個用戶，其占用X個時間長度。因而，每個相干時間長度滿足：T=U+V+W+X。相干時間U上行數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)頻傳輸數(shù)據(jù)處理下行數(shù)據(jù)傳輸TVWX圖2.5時分雙工（TDD）相關(guān)時間分配示意圖上面分析可知，用戶與基站之間的數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送都被分部在同一頻段內(nèi)，但是在不


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