本文關(guān)鍵詞：Massive MIMO預(yù)編碼技術(shù)研究與性能評(píng)估

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【摘要】：大規(guī)模多天線(Massive MIMO)技術(shù)是面向未來5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)通過在基站端部署數(shù)十甚至上百的天線形成天線陣列,同時(shí)向多個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)容量和頻譜利用率方面性能的提高。然而,由于該系統(tǒng)在相同的時(shí)間和頻率資源傳輸大量的數(shù)據(jù)流,Massive MIMO系統(tǒng)是一個(gè)嚴(yán)重的自擾系統(tǒng)。因此,為了提高系統(tǒng)的可靠性,采用一定的信號(hào)處理技術(shù)來抑制干擾是必然的途徑。此外,鑒于Massive MIMO系統(tǒng)的天線陣列規(guī)模和用戶終端對(duì)信號(hào)處理能力的局限性,在下行鏈路的接收端的用戶檢測技術(shù)在該系統(tǒng)中并不可行,因此,預(yù)編碼技術(shù)成為了Massive MIMO系統(tǒng)下行鏈路的主要干擾抑制技術(shù)。本論文以此為背景,重點(diǎn)研究多用戶Massive MIMO系統(tǒng)下行鏈路的非線性預(yù)編碼技術(shù)。論文主要研究及貢獻(xiàn)如下：首先,本文以基于迫零準(zhǔn)則、最小均方誤差準(zhǔn)則的線性預(yù)編碼和擾動(dòng)矢量非線性預(yù)編碼為例,分析了在發(fā)射端能夠獲得理想信道狀態(tài)信息條件下的預(yù)編碼技術(shù)。其次,本文在發(fā)射端獲得非理想信道狀態(tài)信息條件下,設(shè)計(jì)出了一種矢量預(yù)編碼方案。在該方案中,本文假設(shè)發(fā)射端能夠獲得信道誤差矩陣的二階統(tǒng)計(jì)信息,建立非理想信道信息模型。在該模型基礎(chǔ)上,運(yùn)用信道幾何均值分解方法對(duì)信道估計(jì)矩陣進(jìn)行分解,分別推導(dǎo)出在迫零準(zhǔn)則和最小均方誤差準(zhǔn)則下的預(yù)編碼矩陣和功率控制因子,并對(duì)現(xiàn)有擾動(dòng)矢量搜索算法進(jìn)行改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了復(fù)數(shù)域的低復(fù)雜度下降矢量搜索算法,從而實(shí)現(xiàn)了在發(fā)射端未獲得理想信道狀態(tài)信息的條件下的魯棒矢量預(yù)編碼方案。仿真結(jié)果顯示,在不相關(guān)的高斯信道條件下,該方案表現(xiàn)出了良好的誤比特率性能和收斂性,并且隨著發(fā)射天線個(gè)數(shù)和用戶數(shù)增大,該預(yù)編碼方案獲得了更優(yōu)的誤比特率性能。最后,結(jié)合LTE下行物理層關(guān)鍵技術(shù),如CRC校驗(yàn)、碼塊分割、Turbo編譯碼、速率匹配、碼塊級(jí)聯(lián)、加擾、調(diào)制解調(diào)以及MIMO-OFDM實(shí)現(xiàn)等模塊,本文搭建了LTE鏈路層仿真平臺(tái),在實(shí)現(xiàn)LTE鏈路層從發(fā)射到接收整個(gè)基帶信號(hào)處理過程的同時(shí),對(duì)比了基于碼本的預(yù)編碼與本文提出的預(yù)編碼方案在LTE系統(tǒng)中的性能表現(xiàn)。仿真結(jié)果表明,在同樣的環(huán)境和仿真參數(shù)下,本文提出的預(yù)編碼方案較基于碼本的預(yù)編碼方案獲得了更低的誤塊率,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性能的提高。
【關(guān)鍵詞】：Massive MIMO 多用戶 預(yù)編碼技術(shù) 鏈路層
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN919.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 MIMO技術(shù)概述11-14
• 1.1.1 MIMO技術(shù)發(fā)展歷程11-12
• 1.1.2 Massive MIMO技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)12-13
• 1.1.3 Massive MIMO遇到的挑戰(zhàn)13-14
• 1.2 MIMO系統(tǒng)中的預(yù)編碼技術(shù)及其研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)中的預(yù)編碼技術(shù)15-17
• 1.2.2 Massive MIMO系統(tǒng)中的預(yù)編碼技術(shù)17-18
• 1.3 論文工作及結(jié)構(gòu)安排18-19
• 2 MASSIVE MIMO系統(tǒng)模型19-26
• 2.1 無線信道衰落特性及統(tǒng)計(jì)衰落模型19-21
• 2.1.1 無線信道衰落特性19-20
• 2.1.2 無線信道統(tǒng)計(jì)衰落模型20-21
• 2.2 MU-MIMO系統(tǒng)模型21-24
• 2.3 信道狀態(tài)信息24-25
• 2.3.1 信道狀態(tài)信息的獲取方法24
• 2.3.2 信道狀態(tài)信息的分類24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 單小區(qū)場景MASSIVE MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼技術(shù)26-41
• 3.1 傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼技術(shù)26-30
• 3.1.1 基于迫零準(zhǔn)則的線性預(yù)編碼方案27-28
• 3.1.2 基于最小化均方誤差準(zhǔn)則的預(yù)編碼方案28-29
• 3.1.3 矢量擾動(dòng)(VP)非線性預(yù)編碼方案29-30
• 3.2 基于信道幾何均值分解的擾動(dòng)矢量預(yù)編碼30-36
• 3.2.1 對(duì)信道估計(jì)矩陣的幾何均值分解(GMD)31-32
• 3.2.2 基于最小均方誤差準(zhǔn)則的分析32-34
• 3.2.3 基于迫零準(zhǔn)則的分析34
• 3.2.4 擾動(dòng)向量求解34-36
• 3.3 仿真結(jié)果36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 LTE下行鏈路級(jí)仿真平臺(tái)的搭建及實(shí)現(xiàn)41-62
• 4.1 MIMO信道建模41-43
• 4.2 LTE下行鏈路級(jí)仿真流程43-55
• 4.2.1 原始數(shù)據(jù)流處理44-47
• 4.2.2 信道編碼和譯碼47-50
• 4.2.3 速率匹配和碼塊級(jí)聯(lián)50-53
• 4.2.4 加擾和信號(hào)調(diào)制解調(diào)53-54
• 4.2.5 OFDM調(diào)制和解調(diào)54-55
• 4.3 MIMO模塊的實(shí)現(xiàn)55-58
• 4.3.1 層映射模塊55-57
• 4.3.2 多用戶預(yù)編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)57-58
• 4.4 仿真結(jié)果58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-62
• 5 結(jié)論62-64
• 5.1 本文總結(jié)62-63
• 5.2 不足與展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果68-70
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集70

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