發(fā)布時間：2017-10-04 00:25

  本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模MIMO多對放大轉(zhuǎn)發(fā)雙向中繼系統(tǒng)的性能分析

  更多相關(guān)文章： 大規(guī)模MIMO雙向中繼 不完備CSI 頻譜效率 能量效率 遍歷可達和速率

【摘要】：近年來由于無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,人們對高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及無處不在的接入狀態(tài)提出了一種爆炸式的增長需求。近階段的研究文獻驗證了在基站安放數(shù)百根天線或更多的超大規(guī)模天線陣列將提升系統(tǒng)性能。大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)因其大幅度提升數(shù)據(jù)速率、更好地降低波束之間干擾等性能優(yōu)勢成為5G無線移動通信的核心技術(shù)之一。在無線通信中,中繼技術(shù)因其大幅度提高系統(tǒng)吞吐量、減小功率消耗以及改善小區(qū)邊緣信號覆蓋等優(yōu)點被認為是下一代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)單向中繼的傳輸模式僅僅實現(xiàn)了在兩個時隙里傳輸一個數(shù)據(jù)流,而雙向中繼的傳輸模式可以實現(xiàn)在兩個時隙里傳輸兩個數(shù)據(jù)流。因此,雙向的中繼傳輸模式較傳統(tǒng)單向中繼的頻譜效率更高。因大規(guī)模MIMO的優(yōu)勢,在雙向中繼中考慮大規(guī)模MIMO自然會顯著提高系統(tǒng)性能,例如：頻譜效率與能量效率。首先,本文提出了一種多對大規(guī)模MIMO的放大轉(zhuǎn)發(fā)雙向中繼系統(tǒng)模型,即在配備了N根天線的中繼與2K個單天線用戶(N》2幻組成的雙向中繼系統(tǒng)中,2K個用戶兩兩組成K對通信對并且通信對間的用戶互相交換信息。由于中繼站不能獲得精確的信道狀態(tài)信息(CSI),本文針對系統(tǒng)模型的研究分析均是建立在不完備CSI的情況下的。此外,本文的中繼站采用了放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議,并分別采用最大比率合并/最大比率傳輸(MRC/MRT)與迫零接收/迫零傳輸(ZFR/ZFT)兩種波束成形預(yù)編碼方法,并在這兩種預(yù)編碼方法下得到了某個通信對內(nèi)的某個用戶的信干噪比率(SINR),從而進一步研究系統(tǒng)的性能。同時,本文研究并分析了當(dāng)中繼站天線N趨于無窮時系統(tǒng)的性能指標(biāo),如頻譜效率、能量效率與系統(tǒng)遍歷可達和速率。其次,針對如何節(jié)省雙向中繼系統(tǒng)的能量,本文提出了不同的功率尺度方案,即在保證系統(tǒng)性能的情況下,盡可能降低用戶與中繼站的傳輸功率。同時,在采用MRC/MRT與ZFR/ZFT兩種預(yù)編碼情況下,系統(tǒng)采用了最小均方誤差估計的信道估計方法,考慮兩種導(dǎo)頻信號的傳輸功率PP的情況,即固定PP與變化PP。當(dāng)PP為可變的情形時,導(dǎo)頻信號的傳輸功率可執(zhí)行不同的功率尺度方案。研究分析結(jié)果顯示：當(dāng)天線數(shù)目趨向于無窮時,對于非降低的SINR,每個用戶與中繼站的傳輸功率在PP固定時最多可降低1/N,當(dāng)PP變化時最多可降低1/(?)。這揭示了在不損耗系統(tǒng)性能的前提下,用戶的傳輸功率與中繼站傳輸功率均可以大幅度降低。最后,本文采用蒙特卡羅仿真方法來驗證理論分析結(jié)果,并驗證了不完備CSI情形下考慮固定與變化PP兩種情況時系統(tǒng)性能的分析結(jié)果與漸進結(jié)果的緊致性。
【關(guān)鍵詞】：大規(guī)模MIMO雙向中繼 不完備CSI 頻譜效率 能量效率 遍歷可達和速率
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究內(nèi)容13
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 基礎(chǔ)知識15-28
• 2.1 傳統(tǒng)點對點MIMO系統(tǒng)15-24
• 2.1.1 MIMO系統(tǒng)模型15-16
• 2.1.2 MIMO信道模型16-17
• 2.1.3 MIMO系統(tǒng)容量17-20
• 2.1.4 MIMO系統(tǒng)的信道估計20-24
• 2.2 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)24-25
• 2.3 中繼系統(tǒng)25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 基于MRC/MRT的大規(guī)模MIMO多對AF雙向中繼性能分析28-45
• 3.1 系統(tǒng)模型介紹28-31
• 3.1.1 信道估計28-29
• 3.1.2 數(shù)據(jù)傳輸29-31
• 3.2 不同功率尺度分配情形下的漸進SINR31-36
• 3.2.1 固定P_P情形下的用戶k'端的漸進SINR32-35
• 3.2.2 P_P=τE_U/N~a,a≥0情況下的用戶k'端的漸進SINR35-36
• 3.3 漸進遍歷可達速率36-39
• 3.4 數(shù)值與仿真結(jié)果39-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 基于ZFR/ZFT的大規(guī)模MIMO多對AF雙向中繼性能分析45-58
• 4.1 ZFR/ZFT預(yù)編碼45
• 4.2 不同功率尺度分配方案下的漸進SINR45-50
• 4.2.1 P_P=τE_U/N~a,a≥0時用戶k'端的漸進SINR45-48
• 4.2.2 固定P_P情形下的用戶k'端的漸進SINR48-50
• 4.3 近似遍歷可達速率分析50-51
• 4.4 仿真51-56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 內(nèi)容總結(jié)58-59
• 5.2 進一步工作59-60
• 參考文獻60-65
• 致謝65-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文66-67

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1 周想凌;微波同頻中繼系統(tǒng)設(shè)計計算的特殊性探討[J];電力系統(tǒng)通信;1996年03期

2 孫少輝;南海濤;張景忠;;對便攜式應(yīng)急移動調(diào)頻中繼系統(tǒng)的測試研究[J];中國無線電;2007年11期

3 唐倫;龍葉華;陳前斌;曾孝平;;協(xié)作中繼系統(tǒng)多目標(biāo)聯(lián)合的跨層資源分配[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報;2011年04期

4 李超林;;無線通信中協(xié)同中繼系統(tǒng)鏈路層關(guān)鍵技術(shù)研究[J];科技通報;2013年06期

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6 鄭侃;蔣輝;龍航;王文博;;預(yù)編碼技術(shù)在協(xié)同中繼系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電信科學(xué);2008年08期

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1 王永奇;張永貴;;基于無線中繼系統(tǒng)的井下安全避險系統(tǒng)應(yīng)用[A];第九屆全國采礦學(xué)術(shù)會議暨礦山技術(shù)設(shè)備展示會論文集[C];2012年

2 劉金柳;李穎;孫岳;;一種適用于半雙工MIMO中繼系統(tǒng)的新型發(fā)送端預(yù)編碼策略[A];中國電子學(xué)會第十七屆信息論學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

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1 王海紅;非理想CSI情形下中繼/多小區(qū)MIMO系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

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3 史士杰;雙向中繼系統(tǒng)傳輸策略與性能研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

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5 秦東;無線中繼系統(tǒng)的資源分配與性能分析[D];東南大學(xué);2016年

6 張超;分布式空時中繼系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

7 石t，

本文編號：967602