面向B4G/5G的大規(guī)模MIMO無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-27 19:01
為了應(yīng)對(duì)無線通信數(shù)據(jù)量的迅猛增長(zhǎng)以及智能接入終端數(shù)量的大幅增加,業(yè)內(nèi)己開始著眼于面向2020年之后的第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(5G)的技術(shù)研究以及標(biāo)準(zhǔn)化制定工作,尤其是針對(duì)5G系統(tǒng)重新定義了峰值速率、用戶體驗(yàn)速率、移動(dòng)性、端到端時(shí)延、連接數(shù)密度、流量密度、網(wǎng)絡(luò)頻譜效率和能量效率等八大關(guān)鍵能力指標(biāo)。為了在有限的時(shí)頻資源下實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)要求,5G系統(tǒng)引入了多種能進(jìn)一步挖掘頻譜效率潛力的超高效能無線傳輸技術(shù)。其中,基于大規(guī)模多輸入多輸出(Massive MIMO,或稱為L(zhǎng)arge-scale MIMO)的無線傳輸技術(shù),通過大數(shù)量天線的使用,深度挖掘空間維度資源,獲得了諸多不同于傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)的傳輸特性和物理特性,從而可在不增加時(shí)頻資源開銷的情況下使頻譜效率和功率效率在4G系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再提升一個(gè)量級(jí)。因此,大規(guī)模MIMO技術(shù)也被業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為是5G系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。然而,大規(guī)模MIMO技術(shù)在應(yīng)用過程中仍存在許多有待解決的問題,如頻分雙工(FDD)制式下適度的導(dǎo)頻開銷方案及設(shè)計(jì)、高能效的綠色大規(guī)模MIMO資源分配、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模MIMO以及分布式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的傳輸容量性能分析和移動(dòng)場(chǎng)景下時(shí)變信道...
【文章來源】:東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:190 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1.2多種技術(shù)相融合的大規(guī)模M1M0應(yīng)用場(chǎng)最示意圖??
行冇效的天線數(shù)和發(fā)射功率優(yōu)化,將是十分重要的研宄方向,也是本文所要著重解決??的問題之一。??1.3.3分布式大規(guī)模M[MO技術(shù)??上面兩個(gè)小節(jié)主要從天線集中式排布的角度介紹了大規(guī)模MIMO部署于基站和中??繼節(jié)點(diǎn)的研究進(jìn)展,而且早期對(duì)于大規(guī)模MIMO技術(shù)的研宄也是從集中式排布著手??的除了集中式天線排布之外,另一種與之相對(duì)應(yīng)的天線排布方式——分布式??多天線系統(tǒng),也是未來移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一種極為重要的系統(tǒng)休系架構(gòu)。廣義的??分布式天線系統(tǒng)主要指的是將配備單根或多根天線的多個(gè)遠(yuǎn)端射頻單元(RRU,?Remote??Radio?Unit)部署在小區(qū)內(nèi)的不同位置,再通過高速鏈路(如光纖鏈路)將各RRU連接??至中央處理單元(CU,?Central?Unit),在CU處對(duì)所有RRU端的信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合處理,由??此構(gòu)成了分布式MIMO系統(tǒng)。通過將RRU散布在小區(qū)內(nèi),拉近了用戶到避站射頻天線??間的距離,大大降低了路徑損耗。除此之外,配備多根天線的RRU還可以獲得多根天??線間的微分集增益,再加上各個(gè)RRU之間的協(xié)作處理,從而獲得更好的宏分集增益,??這些都使得分布式MIMO系統(tǒng)可以擴(kuò)展小區(qū)覆蓋范圍,提升系統(tǒng)頻譜和能量效率,進(jìn)??一步增強(qiáng)傳輸容量。而近些年來,分布式MIMO系統(tǒng)也得到了學(xué)術(shù)界和標(biāo)準(zhǔn)化組織的??
如下兩個(gè)條件:??lim?sup?||R||?<?oo?(2.2)??N->oo??lim?inf^-trR?>?0?(2.3)??N—>〇〇?N??(2.2)式和(2.3)式表明R具有一致有界譜范數(shù),且該譜范數(shù)是與天線數(shù)TV無關(guān)的。令??其秩i.ank(R)?=?/(,且滿足關(guān)系式ciV?g?g?其中,0?<?c?g?1,該條件表明R??可以為降秩陣,但其秩隨天線數(shù)線性變化[1M]。除此之外,信道的空間相關(guān)性強(qiáng)弱可??以由其相關(guān)陣的特征值分布所表征,即弱相關(guān)信道下,其特征值趨于等值分布,而??強(qiáng)相關(guān)信道下,少數(shù)較大的特征值占據(jù)信道的主要能量[146]。因此,這里對(duì)R進(jìn)行??特征值分解得到R?=?UAUH,其中,U?e?CWxK是由R的特征向量組成的酉矩陣,??人=diag丨丨A2,...?e?C/<x/f則表示由R的特征值組成的對(duì)角陣,且特征值以降??序排列,即2?A2?????.?2?2?0。??基于(2.丨)式,用戶端采用般小均方誤差(MMSE,?Mini丨mini?Mean?Squared?Error)估??計(jì)器對(duì)CS丨進(jìn)行估計(jì)。根則標(biāo)準(zhǔn)的佔(zhàn)計(jì)理論[147],可以得到h的佔(zhàn)計(jì)向fi?ii為??h?=?V/^RX(^,X1IRX?+?^I;,)-1yP?(2.4)??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]An overview of transmission theory and techniques of large-scale antenna systems for 5G wireless communications[J]. Dongming WANG,Yu ZHANG,Hao WEI,Xiaohu YOU,Xiqi GAO,Jiangzhou WANG. Science China(Information Sciences). 2016(08)
[2]Non-Orthogonal Multiple Access(NOMA) for Future Downlink Radio Access of 5G[J]. LI Anxin,LAN Yang,CHEN Xiaohang,JIANG Huiling. 中國(guó)通信. 2015(S1)
[3]多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)能效資源分配算法[J]. 胡瑩,黃永明,俞菲,楊綠溪. 電子與信息學(xué)報(bào). 2015(09)
[4]面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 楊綠溪,何世文,王毅,代海波. 數(shù)據(jù)采集與處理. 2015(03)
[5]5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,鄔賀銓. 中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2014(05)
本文編號(hào):2942303
【文章來源】:東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:190 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1.2多種技術(shù)相融合的大規(guī)模M1M0應(yīng)用場(chǎng)最示意圖??
行冇效的天線數(shù)和發(fā)射功率優(yōu)化,將是十分重要的研宄方向,也是本文所要著重解決??的問題之一。??1.3.3分布式大規(guī)模M[MO技術(shù)??上面兩個(gè)小節(jié)主要從天線集中式排布的角度介紹了大規(guī)模MIMO部署于基站和中??繼節(jié)點(diǎn)的研究進(jìn)展,而且早期對(duì)于大規(guī)模MIMO技術(shù)的研宄也是從集中式排布著手??的除了集中式天線排布之外,另一種與之相對(duì)應(yīng)的天線排布方式——分布式??多天線系統(tǒng),也是未來移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一種極為重要的系統(tǒng)休系架構(gòu)。廣義的??分布式天線系統(tǒng)主要指的是將配備單根或多根天線的多個(gè)遠(yuǎn)端射頻單元(RRU,?Remote??Radio?Unit)部署在小區(qū)內(nèi)的不同位置,再通過高速鏈路(如光纖鏈路)將各RRU連接??至中央處理單元(CU,?Central?Unit),在CU處對(duì)所有RRU端的信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合處理,由??此構(gòu)成了分布式MIMO系統(tǒng)。通過將RRU散布在小區(qū)內(nèi),拉近了用戶到避站射頻天線??間的距離,大大降低了路徑損耗。除此之外,配備多根天線的RRU還可以獲得多根天??線間的微分集增益,再加上各個(gè)RRU之間的協(xié)作處理,從而獲得更好的宏分集增益,??這些都使得分布式MIMO系統(tǒng)可以擴(kuò)展小區(qū)覆蓋范圍,提升系統(tǒng)頻譜和能量效率,進(jìn)??一步增強(qiáng)傳輸容量。而近些年來,分布式MIMO系統(tǒng)也得到了學(xué)術(shù)界和標(biāo)準(zhǔn)化組織的??
如下兩個(gè)條件:??lim?sup?||R||?<?oo?(2.2)??N->oo??lim?inf^-trR?>?0?(2.3)??N—>〇〇?N??(2.2)式和(2.3)式表明R具有一致有界譜范數(shù),且該譜范數(shù)是與天線數(shù)TV無關(guān)的。令??其秩i.ank(R)?=?/(,且滿足關(guān)系式ciV?g?g?其中,0?<?c?g?1,該條件表明R??可以為降秩陣,但其秩隨天線數(shù)線性變化[1M]。除此之外,信道的空間相關(guān)性強(qiáng)弱可??以由其相關(guān)陣的特征值分布所表征,即弱相關(guān)信道下,其特征值趨于等值分布,而??強(qiáng)相關(guān)信道下,少數(shù)較大的特征值占據(jù)信道的主要能量[146]。因此,這里對(duì)R進(jìn)行??特征值分解得到R?=?UAUH,其中,U?e?CWxK是由R的特征向量組成的酉矩陣,??人=diag丨丨A2,...?e?C/<x/f則表示由R的特征值組成的對(duì)角陣,且特征值以降??序排列,即2?A2?????.?2?2?0。??基于(2.丨)式,用戶端采用般小均方誤差(MMSE,?Mini丨mini?Mean?Squared?Error)估??計(jì)器對(duì)CS丨進(jìn)行估計(jì)。根則標(biāo)準(zhǔn)的佔(zhàn)計(jì)理論[147],可以得到h的佔(zhàn)計(jì)向fi?ii為??h?=?V/^RX(^,X1IRX?+?^I;,)-1yP?(2.4)??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]An overview of transmission theory and techniques of large-scale antenna systems for 5G wireless communications[J]. Dongming WANG,Yu ZHANG,Hao WEI,Xiaohu YOU,Xiqi GAO,Jiangzhou WANG. Science China(Information Sciences). 2016(08)
[2]Non-Orthogonal Multiple Access(NOMA) for Future Downlink Radio Access of 5G[J]. LI Anxin,LAN Yang,CHEN Xiaohang,JIANG Huiling. 中國(guó)通信. 2015(S1)
[3]多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)能效資源分配算法[J]. 胡瑩,黃永明,俞菲,楊綠溪. 電子與信息學(xué)報(bào). 2015(09)
[4]面向5G無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 楊綠溪,何世文,王毅,代海波. 數(shù)據(jù)采集與處理. 2015(03)
[5]5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)與若干關(guān)鍵技術(shù)[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,鄔賀銓. 中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2014(05)
本文編號(hào):2942303
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