本文關(guān)鍵詞：LTE系統(tǒng)MU-MIMO用戶配對技術(shù)的研究

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【摘要】：新興通信業(yè)務(wù)的高速發(fā)展,對無線通信系統(tǒng)的信息容量、傳輸速率的要求越來越高。目前,可用的頻率資源是有限的,繼續(xù)采用傳統(tǒng)的通信方式無法應(yīng)對通信業(yè)務(wù)對通信速度和通信質(zhì)量要求的爆發(fā)式增長,如何在有限的時(shí)間和頻率資源上更快更準(zhǔn)確地傳輸信息是無線通信系統(tǒng)中十分重要的研究課題。由于多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,簡稱MIMO)技術(shù)可以顯著的提升系統(tǒng)的信道容量而在3GPP長期演進(jìn)(Long Term Evolution,簡稱LTE)系統(tǒng)中被廣泛使用。然而,在LTE上行鏈路中,由于用戶終端尺寸、電量等的限制,大多數(shù)的終端只配置一根發(fā)射天線,若采用傳統(tǒng)的MIMO技術(shù),系統(tǒng)性能受到發(fā)射天線數(shù)目的限制,不能發(fā)揮MIMO的優(yōu)勢來提高信道容量。因此,針對MIMO技術(shù)在發(fā)射天線數(shù)目有限的場景的應(yīng)用,在LTE上行鏈路中,將幾個(gè)用戶聯(lián)合起來構(gòu)成多用戶MIMO(Multiuser Multiple Input Multiple Output,簡稱MU-MIMO)可以達(dá)到傳統(tǒng)MIMO的效果,可進(jìn)一步提高上行鏈路的信道容量。MU-MIMO技術(shù)在上行傳輸中的應(yīng)用又稱為虛擬MIMO(Virtual MIMO,簡稱V-MIMO)。在LTE下行鏈路中也可以使用MU-MIMO技術(shù),將幾個(gè)用戶聯(lián)合起來看作一個(gè)接收單元,它們可以使用相同時(shí)間相同頻率的系統(tǒng)資源進(jìn)行MU-MIMO的下行傳輸�，F(xiàn)有的不少研究指出,MU-MIMO用戶配對技術(shù)在LTE系統(tǒng)中性能的好壞主要由用戶配對的算法性能、發(fā)送端使用的預(yù)編碼、接收端使用的信號檢測這三方面決定。因此,本文主要從這三方面研究MU-MIMO用戶配對技術(shù)在LTE系統(tǒng)中的應(yīng)用,先詳細(xì)介紹和仿真基本方法,然后給出優(yōu)化方案。MU-MIMO用戶配對技術(shù)主要是對LTE系統(tǒng)物理資源調(diào)度方法的優(yōu)化,本文首先描述了LTE系統(tǒng)中與MU-MIMO用戶配對技術(shù)有關(guān)的物理層概念,包括LTE幀結(jié)構(gòu)、LTE物理資源塊、LTE系統(tǒng)中MIMO上下行傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù),對這些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)討論。除此之外,還給出了MU-MIMO系統(tǒng)用戶配對概述、常用的LTE系統(tǒng)的信道模型。在介紹基本的用戶配對方法前,論文詳細(xì)分析與仿真了MU-MIMO傳輸涉及的信號檢測方法和MU-MIMO下行傳輸涉及的預(yù)編碼方法。研究的信號檢測方法包括兩種線性檢測、串行干擾消除檢測,研究的預(yù)編碼方法包括求逆預(yù)編碼、臟紙預(yù)編碼、塊對角化預(yù)編碼、Tomlinson-Harashima預(yù)編碼。在此基礎(chǔ)上,論文對現(xiàn)有的幾種最基本的用戶配對算法進(jìn)行了分析和仿真,包括隨機(jī)配對、信道增益強(qiáng)度配對、信道容量配對、正交配對、行列式配對、簡化的基于迫零預(yù)編碼的用戶配對。論文最后根據(jù)不同場景下的需求和約束,針對MU-MIMO用戶配對基本方法的不足,提出了配對優(yōu)化策略,包括簡單誤碼率配對、優(yōu)化誤碼率配對兩個(gè)方案。優(yōu)化方案包含有關(guān)降低用戶配對計(jì)算復(fù)雜度方面的策略,在考慮兩用戶配對時(shí)可以使用Kuhn-Munkres算法,在任意數(shù)目用戶配對時(shí)可以使用分簇方法。最后,對提出的兩個(gè)優(yōu)化的用戶配對方案進(jìn)行了仿真和分析。由仿真結(jié)果可以看出,簡單誤碼率配對和優(yōu)化誤碼率配對兩個(gè)方案相比優(yōu)化前的基本用戶配對算法,誤碼率和吞吐量性能有顯著的提升,取得了降低復(fù)雜度和提高系統(tǒng)性能的目的。
【關(guān)鍵詞】：LTE系統(tǒng) MU-MIMO V-MIMO 用戶配對 預(yù)編碼 信號檢測
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.3;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 本文研究背景11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本文主要工作和內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排14-17
• 第二章 LTE系統(tǒng)中的MU-MIMO技術(shù)17-36
• 2.1 LTE幀結(jié)構(gòu)17-19
• 2.2 LTE物理資源塊19-20
• 2.3 LTE系統(tǒng)中MIMO傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)20-27
• 2.3.1 LTE系統(tǒng)下行MIMO傳輸20-23
• 2.3.2 LTE系統(tǒng)上行MIMO傳輸23-27
• 2.4 MU-MIMO用戶配對概述27-33
• 2.4.1 MU-MIMO用戶配對系統(tǒng)模型27-31
• 2.4.2 MU-MIMO用戶配對性能研究31-33
• 2.5 常用的MIMO信道模型33-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第三章 基于MU-MIMO技術(shù)的用戶配對的基本方法36-64
• 3.1 MU-MIMO配對中信號檢測的分析與仿真36-41
• 3.1.1 線性檢測36-38
• 3.1.2 串行干擾消除檢測38-41
• 3.2 MU-MIMO下行預(yù)編碼的方法分析與仿真41-49
• 3.2.1 求逆預(yù)編碼41-43
• 3.2.2 臟紙預(yù)編碼43-45
• 3.2.3 塊對角化預(yù)編碼45-47
• 3.2.4 Tomlinson-Harashima預(yù)編碼47-49
• 3.3 MU-MIMO用戶配對基本方法的分析與仿真49-63
• 3.3.1 隨機(jī)配對49-51
• 3.3.2 信道增益強(qiáng)度配對51-53
• 3.3.3 信道容量配對53-56
• 3.3.4 正交配對56-58
• 3.3.5 行列式配對58-60
• 3.3.6 簡化的基于迫零預(yù)編碼的用戶配對60-63
• 3.4 本章小結(jié)63-64
• 第四章 基于MU-MIMO技術(shù)的優(yōu)化的用戶配對方案64-75
• 4.1 簡單誤碼率配對64-68
• 4.1.1 簡單誤碼率配對的原理64-66
• 4.1.2 簡單誤碼率配對的仿真與分析66-68
• 4.2 優(yōu)化誤碼率配對68-73
• 4.2.1 優(yōu)化誤碼率配對的原理68-70
• 4.2.2 優(yōu)化誤碼率配對的仿真與分析70-73
• 4.3 本章小結(jié)73-75
• 總結(jié)與展望75-78
• 參考文獻(xiàn)78-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果80-81
• 致謝81-82
• 附件82

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