本文關(guān)鍵詞：矩陣求逆在大規(guī)模MIMO中的應(yīng)用

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【摘要】：第四代移動無線通信技術(shù)的日趨完善與推廣,為人們的生活帶來了極大的方便。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增大,第五代無線通信系統(tǒng)(5G)也進入了人們的視野,其中天線數(shù)遠大于常規(guī)MIMO的大規(guī)模MIMO作為5G的關(guān)鍵技術(shù),極大的提升了系統(tǒng)性能,具有廣闊的應(yīng)用前景。同時在有限的傳輸帶寬和天線發(fā)送功率下,大規(guī)模MIMO大大提升頻譜利用率,對第五代移動通信技術(shù)的推廣和應(yīng)用意義重大。本文第二章首先研究了大規(guī)模MIMO中的信道檢測算法與預編碼算法,對于大規(guī)模MIMO中的信道檢測算法分別介紹了最優(yōu)檢測算法、線性檢測算法和非線性檢測算法,不僅分析了各自優(yōu)缺點,而且分析了矩陣求逆在信道檢測中的應(yīng)用。本章同時分析了大規(guī)模MIMO中的預編碼算法,并且研究了線性預編碼與非線性預編碼的區(qū)別,以及在不同的場景下優(yōu)缺點。最后引入了矩陣求逆在預編碼中的應(yīng)用。大規(guī)模MIMO中矩陣求逆運算在信道檢測算法與預編碼算法中占據(jù)重要地位,求逆運算復雜度相對較高,硬件資源的消耗也較大,選擇一個好的矩陣求逆算法至關(guān)重要。本文第三章介紹了矩陣求逆的常用方法,分析對比了各種算法的優(yōu)缺點,而信道檢測和預編碼算法中涉及的求逆矩陣為Hermite矩陣,針對該特點,本文選擇了復雜度相對較低的基于改進型Cholesky分解的矩陣求逆算法�；�8根發(fā)射天線,32根接收天線的通信系統(tǒng),本文對8?8的矩陣求逆的硬件電路設(shè)計,對矩陣求逆模塊進行浮點和定點仿真,統(tǒng)計相對誤差,使其在一定的誤差要求內(nèi)盡可能的節(jié)省資源,將矩陣求逆模塊應(yīng)用在MMSE檢測模塊中進行定點仿真,最終確定定點方案。其次,對矩陣求逆模塊按照模塊化設(shè)計,使用Verilog語言編寫代碼,對矩陣求逆的硬件設(shè)計模塊使用Modelsim進行功能仿真,并通過搭建測試平臺測試電路設(shè)計的正確性。此外,還將矩陣求逆模塊應(yīng)用在MMSE線性檢測模塊中進行驗證,確保其符合工程需要。最后本文還論證了文中實現(xiàn)的矩陣求逆的硬件電路可以兼容更多天線的通信模型。
【關(guān)鍵詞】：大規(guī)模MIMO 信道檢測 預編碼 矩陣求逆
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 緒論16-23
• 1.1 引言16-17
• 1.2 大規(guī)模MIMO技術(shù)國內(nèi)外研究動態(tài)17-21
• 1.2.1 無線信道的特點及 3D MIMO的提出18-19
• 1.2.2 大規(guī)模MIMO信道模型的研究19-21
• 1.3 矩陣求逆在大規(guī)模MIMO中的作用21
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排21-23
• 第二章 大規(guī)模MIMO中的信道檢測及預編碼技術(shù)23-37
• 2.1 MIMO系統(tǒng)的信道模型及容量23-24
• 2.2 信道估計的研究24-26
• 2.3 大規(guī)模MIMO中的信道檢測算法26-33
• 2.3.1 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)模型28
• 2.3.2 大規(guī)模MIMO中最優(yōu)檢測算法28-29
• 2.3.3 大規(guī)模MIMO中線性檢測算法29-31
• 2.3.4 基于干擾消除的非線性檢測算法31-32
• 2.3.5 矩陣求逆在大規(guī)模MIMO中信道檢測的應(yīng)用32-33
• 2.4 大規(guī)模MIMO中的預編碼算法33-36
• 2.4.1 大規(guī)模MIMO中線性預編碼算法34-36
• 2.4.2 大規(guī)模MIMO中非線性預編碼算法36
• 2.4.3 矩陣求逆在預編碼中的應(yīng)用36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 矩陣求逆的算法研究37-48
• 3.1 矩陣求逆算法概述37-38
• 3.1.1 定義法37
• 3.1.2 公式法37-38
• 3.1.3 初等變換法38
• 3.2 全選主元高斯-約旦法(Gauss-Jordan)38-39
• 3.3 矩陣的三角分解法求逆39-47
• 3.3.1 基于QR分解的矩陣求逆39-41
• 3.3.2 基于LU分解的矩陣求逆41-42
• 3.3.3 基于改進型的Cholesky分解的矩陣求逆42-45
• 3.3.4 三種分解算法復雜度比較與分析45-46
• 3.3.5 三種分解算法的性能分析46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 矩陣求逆的硬件實現(xiàn)及其應(yīng)用48-73
• 4.1 FPGA開發(fā)環(huán)境介紹48-49
• 4.1.1 軟件開發(fā)平臺48-49
• 4.1.2 硬件開發(fā)平臺49
• 4.2 矩陣求逆模塊的Matlab仿真與定點化設(shè)計49-56
• 4.2.1 數(shù)據(jù)源的統(tǒng)計50-51
• 4.2.2 模塊的定點化設(shè)計51-53
• 4.2.3 矩陣求逆模塊的Matlab定點仿真53-54
• 4.2.4 信道檢測模塊中對矩陣求逆進行Matlab驗證54-56
• 4.3 矩陣求逆的硬件實現(xiàn)方案56-65
• 4.3.1 頂層模塊與模塊化設(shè)計56-59
• 4.3.2 改進型Cholesky分解模塊設(shè)計59-61
• 4.3.3 特殊矩陣求逆模塊設(shè)計61-63
• 4.3.4 矩陣乘法模塊設(shè)計63-65
• 4.4 矩陣求逆模塊測試與驗證65-71
• 4.4.1 矩陣求逆的軟件仿真測試方案65-66
• 4.4.2 矩陣求逆的硬件測試方案66
• 4.4.3 矩陣求逆模塊的功能仿真結(jié)果66-67
• 4.4.4 矩陣求逆模塊的板級測試結(jié)果67-71
• 4.5 矩陣求逆在信道檢測中的應(yīng)用71-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第五章 全文總結(jié)73-75
• 5.1 工作總結(jié)73-74
• 5.2 論文中的問題及展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-79
• 個人簡歷及攻讀碩士研究生期間參加的科研項目79-80

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本文編號：619224