發(fā)布時(shí)間：2017-09-22 09:23

  本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模天線系統(tǒng)波束成形方法的研究

  更多相關(guān)文章： 大規(guī)模天線 信道模型 能源效率 干擾對(duì)齊 波束成形

【摘要】：大規(guī)模天線技術(shù)是第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)中最具前景的關(guān)鍵技術(shù)之一。相比于傳統(tǒng)的多天線技術(shù)具有傳輸速率高,能源效率(能效)和頻譜效率(譜效)高等諸多優(yōu)勢(shì),現(xiàn)已成為無(wú)線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模天線系統(tǒng)的高能效和譜效的性能優(yōu)勢(shì),基站(Base Station,BS)采用合適的波束成形算法非常關(guān)鍵。目前,對(duì)下行大規(guī)模天線系統(tǒng)的研究大多集中在理想的信道狀態(tài)信息(Channel State Information,CSI)情況下,以接收端為單天線場(chǎng)景研究,不考慮時(shí)延、量化誤差等因素的影響,在基站端進(jìn)行波束成形。由于擁有多天線的智能終端越來(lái)越多,用戶終端的天線數(shù)目在逐漸增加,因此,這樣的設(shè)計(jì)方法會(huì)影響系統(tǒng)的魯棒性。本課題對(duì)大規(guī)模天線系統(tǒng)展開(kāi)研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,通過(guò)對(duì)常見(jiàn)的信道模型如SCM(Spatial Channel Model)、WINNER(Wireless World Initiative New Radio)II信道模型的研究,構(gòu)建了大規(guī)模天線系統(tǒng)的仿真環(huán)境,為大規(guī)模天線系統(tǒng)性能分析以及波束成形的實(shí)施和算法優(yōu)化提供了基礎(chǔ)保障;其次,在所構(gòu)建的大規(guī)模系統(tǒng)仿真環(huán)境下,考慮單小區(qū)多用戶的情況,利用塊對(duì)角化(Block Diagonalization,BD)波束成形算法對(duì)下行大規(guī)模天線系統(tǒng)的能效進(jìn)行了分析,并推導(dǎo)出了系統(tǒng)能效與譜效關(guān)系的閉式表達(dá)式,得到了能效與小區(qū)半徑、基站的發(fā)射天線數(shù)的關(guān)系。通過(guò)仿真驗(yàn)證了合理的設(shè)置頻譜效率工作點(diǎn)、增加基站的發(fā)射天線數(shù)以及減小小區(qū)半徑都可以增強(qiáng)系統(tǒng)能效的結(jié)論;最后,在所構(gòu)建的大規(guī)模系統(tǒng)仿真環(huán)境下,針對(duì)多小區(qū)協(xié)作的場(chǎng)景,在分析了量化誤差以及傳輸開(kāi)銷時(shí)延對(duì)系統(tǒng)容量損失影響的基礎(chǔ)上,綜合考慮估計(jì)誤差、量化誤差以及開(kāi)銷時(shí)延等因素,利用收發(fā)端干擾對(duì)齊的技術(shù),在MMSE(Minimum Mean Square Error)準(zhǔn)則下,通過(guò)發(fā)送端的波束成形矩陣,使多個(gè)發(fā)送用戶的干擾在接收端重疊在一起,然后利用接收矩陣對(duì)干擾進(jìn)行處理。仿真驗(yàn)證表明,基于多點(diǎn)協(xié)作(Coordinated Multi-point,CoMP)傳輸進(jìn)行波束成形的MIMO系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)的能效有所提高,系統(tǒng)的可靠性以及有效性得到了進(jìn)一步地提升。
【關(guān)鍵詞】：大規(guī)模天線 信道模型 能源效率 干擾對(duì)齊 波束成形
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN919.3;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 第2章 大規(guī)模天線系統(tǒng)中信號(hào)處理的相關(guān)技術(shù)研究14-24
• 2.1 大規(guī)模天線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)14-15
• 2.2 大規(guī)模天線系統(tǒng)信道模型15-17
• 2.3 能源效率及頻譜效率17-19
• 2.4 波束成形技術(shù)19-22
• 2.5 協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第3章 大規(guī)模天線系統(tǒng)信道模型24-35
• 3.1 MIMO信道模型24-32
• 3.1.1 SCM信道模型25-27
• 3.1.2 WINNERⅡ信道模型27-30
• 3.1.3 信道仿真分析30-32
• 3.2 Massive MIMO信道建模及信道32-34
• 3.2.1 Massive MIMO信道的生成33-34
• 3.2.2 Massive MIMO信道34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第4章 基于BD算法的下行大規(guī)模天線系統(tǒng)能效研究35-43
• 4.1 多用戶Massive MIMO35-37
• 4.1.1 上行Massive MIMO系統(tǒng)35-36
• 4.1.2 下行Massive MIMO系統(tǒng)36-37
• 4.2 下行Massive MIMO系統(tǒng)能效及其優(yōu)化方法37-40
• 4.2.1 系統(tǒng)的平均功耗37-39
• 4.2.2 系統(tǒng)的能效39
• 4.2.3 能效的優(yōu)化方法39-40
• 4.3 仿真分析40-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第5章 基于CoMP的大規(guī)模天線系統(tǒng)的波束成形算法研究43-56
• 5.1 系統(tǒng)模型43-44
• 5.2 量化誤差和開(kāi)銷時(shí)延對(duì)系統(tǒng)容量的影響44-48
• 5.2.1 基于協(xié)作小區(qū)系統(tǒng)的開(kāi)銷時(shí)延44-45
• 5.2.2 系統(tǒng)的量化誤差45-46
• 5.2.3 量化誤差和開(kāi)銷時(shí)延對(duì)容量的影響46-48
• 5.3 估計(jì)誤差對(duì)系統(tǒng)容量的影響48
• 5.4 基于MMSE干擾對(duì)齊的波束成形算法48-53
• 5.5 仿真分析53-55
• 5.6 本章小結(jié)55-56
• 第6章 結(jié)論與展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果61-62
• 致謝62

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 魯照華;張曉丹;肖華華;劉錕;胡留軍;潘長(zhǎng)勇;;大規(guī)模天線陣列系統(tǒng)技術(shù)探析[J];電視技術(shù);2014年05期

2 林崇圣;王亞峰;金婧;楊大成;;LTE-Advanced系統(tǒng)多點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)研究[J];現(xiàn)代電信科技;2010年07期

3 黃森華;邱玲;朱近康;;信道估計(jì)誤差對(duì)下行多用戶迫零波束成型系統(tǒng)吞吐量的影響[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào);2006年05期

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本文編號(hào)：900019