大規(guī)模MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技術(shù)做為未來無線通信的核心技術(shù)之一,在傳輸安全性、通信網(wǎng)絡(luò)速率以及頻譜效率（SE）等方面有很大優(yōu)勢,其中頻譜效率是衡量大規(guī)模MIMO系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。然而隨著系統(tǒng)天線數(shù)目的增加,硬件的開銷也會(huì)逐漸增大,為了降低硬件的成本,通常會(huì)采用不完美的硬件,因此如何在硬件損傷的情況下保持系統(tǒng)高頻譜效率成為目前的研究重點(diǎn)。本文針對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中高頻譜效率的選擇以及硬件損傷對系統(tǒng)頻譜效率的影響,主要進(jìn)行了以下研究。1.針對多用戶最小均方誤差（M-MMSE,Multicell Minimum Mean-Squared Error）和幾種常見的接收組合/預(yù)編碼方案,分別在上行鏈路和下行鏈路中,對系統(tǒng)的平均和頻譜效率及性能進(jìn)行了分析,比較了這幾種接收組合/預(yù)編碼方案的復(fù)雜度,選出了M-MMSE、正則化迫零（RZF,Regularized Zero-Forcing）和最大比（MR,Maximum Ratio）三種在高頻譜效率和低復(fù)雜度之間折衷的接收組合/預(yù)編碼方案;2.針對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的下行鏈路,在信道非理想的條件... 

【文章來源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

f=1時(shí)，不同接收組合方案下BS天線數(shù)和平均UL和SE的函數(shù)關(guān)系圖

M-MMSE等方案的頻譜效率及性能分析20BS都有不同數(shù)目的天線，每個(gè)相干塊都有fK個(gè)導(dǎo)頻，其余fKc個(gè)樣本都用于UL數(shù)據(jù)傳輸。圖3.3f=1時(shí)，不同接收組合方案下BS天線數(shù)和平均UL和SE的函數(shù)關(guān)系圖圖3.3顯示了復(fù)用因子f1時(shí)BS天線數(shù)和平均UL和SE的函數(shù)關(guān)系圖�？梢钥闯�，M-MMSE比其他幾種方案提供了更高的SE。在天線數(shù)保持變化的整個(gè)過程中，S-MMSE所提供的SE比M-MMSE一直都低，但是比RZF和ZF要高出5%-10%，且一直保持不變。當(dāng)M≥20時(shí)，RZF和ZF所提供的SE基本相同；當(dāng)M<20時(shí)，ZF方案提供的SE比RZF低大約10%-50%，因?yàn)樘炀�數(shù)目太少，BS沒有足夠的自由度來消除干擾。而MR由于不需要求逆矩陣，復(fù)雜度最低，因此其可提供的SE只能達(dá)到其他方案的一半。圖3.4f=2時(shí)，不同接收組合方案下BS天線數(shù)和平均UL和SE的函數(shù)關(guān)系圖復(fù)用因子f等于2和4時(shí)的仿真圖如圖3.4、圖3.5所示。由于fKcu，

M-MMSE等方案的頻譜效率及性能分析21所以導(dǎo)頻復(fù)用因子的增加降低了（3-6）中的對數(shù)因子，但由于獲得了更好的信道估計(jì)且導(dǎo)頻污染減少了，因此也增加了（3-7）中的瞬時(shí)SINR。與圖3.3比較，當(dāng)f>1時(shí)，M-MMSE可以提供更高的SE，因?yàn)楫?dāng)這些UE使用其他導(dǎo)頻時(shí)，它可以更好地抑制來自周圍小區(qū)UE的干擾，因此三張圖中M-MMSE在f=4時(shí)SE最大。而S-MMSE、RZF和ZF對于所有f都提供了大致相同的SE，且在f=2時(shí)達(dá)到最大。但是隨著f的增加，MR提供的SE反而減小，因?yàn)楫?dāng)僅將估計(jì)用于相干組合期望信號而不消除干擾時(shí)，改善的估計(jì)質(zhì)量就不會(huì)超過減少的對數(shù)因子。圖3.5f=4時(shí)，不同接收組合方案下BS天線數(shù)和平均UL和SE的函數(shù)關(guān)系圖根據(jù)上述仿真結(jié)果，本文可以選擇三種接收組合方案，分別是M-MMSE、RZF和MR。其中M-MMSE可以提供高SE，但其復(fù)雜度也是最高的；MR復(fù)雜度最低，其所能提供的SE也是最低的；而RZF在這兩者之間取得了很好的平衡，與MR相比，它可以將SE提高一倍，而其計(jì)算復(fù)雜度也不會(huì)比MR高太多。實(shí)踐中，RZF是比ZF更好的選擇，因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)了比ZF相同或更好的SE，并且解決了當(dāng)KM時(shí)ZF的魯棒性較低的問題。然而ZF在當(dāng)前的文獻(xiàn)中是相對比較常見的方案，這是因?yàn)樗试S在空間不相關(guān)的信道下計(jì)算封閉SE表達(dá)式[40，41，42]，而M-MMSE，S-MMSE和RZF組合方案也可以計(jì)算近似的封閉SE表達(dá)式[43,44]。3.3下行鏈路中各預(yù)編碼方案頻譜效率的對比3.3.1結(jié)合預(yù)編碼向量的下行鏈路頻譜效率每個(gè)BS在DL中使用2.3.2節(jié)中定義的線性預(yù)編碼將有效載荷數(shù)據(jù)傳輸給它的UEs。小區(qū)j中的UEk接收隨機(jī)數(shù)據(jù)信號jkjk0N~，pC,其中Lj,...,1，

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3463085