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 干擾對齊 波束成形

【摘要】：大規(guī)模天線技術(shù)是第五代移動通信系統(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,現(xiàn)已成為無線通信領(lǐng)域的研究熱點之一。為實現(xiàn)大規(guī)模天線系統(tǒng)的高能效和譜效的性能優(yōu)勢,基站(Base Station,BS)采用合適的波束成形算法非常關(guān)鍵。目前,對下行大規(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景研究,不考慮時延、量化誤差等因素的影響,在基站端進行波束成形。由于擁有多天線的智能終端越來越多,用戶終端的天線數(shù)目在逐漸增加,因此,這樣的設(shè)計方法會影響系統(tǒng)的魯棒性。本課題對大規(guī)模天線系統(tǒng)展開研究,主要研究內(nèi)容如下:首先,通過對常見的信道模型如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,利用塊對角化(Block Diagonalization,BD)波束成形算法對下行大規(guī)模天線系統(tǒng)的能效進行了分析,并推導出了系統(tǒng)能效與譜效關(guān)系的閉式表達式,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。通過仿真驗證了合理的設(shè)置頻譜效率工作點、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,針對多小區(qū)協(xié)作的場景,在分析了量化誤差以及傳輸開銷時延對系統(tǒng)容量損失影響的基礎(chǔ)上,綜合考慮估計誤差、量化誤差以及開銷時延等因素,利用收發(fā)端干擾對齊的技術(shù),在MMSE(Minimum Mean Square Error)準則下,通過發(fā)送端的波束成形矩陣,使多個發(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干擾進行處理。仿真驗證表明,基于多點協(xié)作(Coordinated Multi-point,CoMP)傳輸進行波束成形的MIMO系統(tǒng)相對于傳統(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 干擾對齊 波束成形
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 量化誤差和開銷時延對系統(tǒng)容量的影響44-48
• 5.2.1 基于協(xié)作小區(qū)系統(tǒng)的開銷時延44-45
• 5.2.2 系統(tǒng)的量化誤差45-46
• 5.2.3 量化誤差和開銷時延對容量的影響46-48
• 5.3 估計誤差對系統(tǒng)容量的影響48
• 5.4 基于MMSE干擾對齊的波束成形算法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57-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果61-62
• 致謝62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 魯照華;張曉丹;肖華華;劉錕;胡留軍;潘長勇;;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;;信道估計誤差對下行多用戶迫零波束成型系統(tǒng)吞吐量的影響[J];應(yīng)用科學學報;2006年05期

，

本文編號：900019