大規(guī)模天線系統(tǒng)中基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的信道估計(jì)方法的研究.pdf

1、作為下一代通訊的關(guān)鍵技術(shù)之一，大規(guī)模天線（massive MIMO）技術(shù)如今越來越受到人們的重視。該系統(tǒng)中的每個(gè)基站配備著幾十根到上百根天線，這些天線在同一頻率上同時(shí)為多個(gè)用戶提供服務(wù)。這樣，在此系統(tǒng)中，空間分集能被充分地利用，從而頻譜效率得到極大的提升。并且，即使利用簡(jiǎn)單的線性信號(hào)處理，例如迫零（ZF，Zero-Forcing）或者 MMSE（Minimum Mean Square Error），系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送速率和能量效率都可以得到

2、很大的提高。
　　但是，上面提到的大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)所具有的各種優(yōu)勢(shì)是基于基站可以精確地估計(jì)出系統(tǒng)的信道狀態(tài)信息（CSI）這一假設(shè)而得到的。一般來說 CSI對(duì)于系統(tǒng)是未知的。傳統(tǒng)的做法是利用基于訓(xùn)練序列的方法來獲取 CSI。具體來說，就是每個(gè)用戶先發(fā)送預(yù)先設(shè)計(jì)好的且正交的導(dǎo)頻信號(hào)，然后基站借助接收到的信號(hào)來估計(jì)CSI。但是針對(duì)大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)來說，其服務(wù)的用戶數(shù)量非常多，為了保證正交性，需要很長(zhǎng)的導(dǎo)頻序列，因而耗費(fèi)了大量的時(shí)

3、頻資源。而且，在此系統(tǒng)中，為了滿足數(shù)據(jù)的高速率和大容量傳輸，會(huì)縮小小區(qū)的范圍，使得小區(qū)的分布更加密集，相鄰小區(qū)間的距離更加的接近。因此，當(dāng)為了滿足高頻譜效率的要求使得相鄰小區(qū)分享相同的導(dǎo)頻序列時(shí)，會(huì)導(dǎo)致相鄰小區(qū)用戶的信號(hào)矢量干擾本小區(qū)用戶的信道估計(jì)，從而大大降低估計(jì)的準(zhǔn)確性。而且這種小區(qū)間的干擾會(huì)一直存在，與天線數(shù)無關(guān)。這種現(xiàn)象稱為導(dǎo)頻污染（pilot contamination）。該問題已經(jīng)成為影響大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)性能的瓶頸。

4、r>　　近些年，疊加導(dǎo)頻（SP，Superimposed Pilot）技術(shù)已被用于大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)中。在SP技術(shù)中，由于沒有時(shí)頻資源用于訓(xùn)練，從而增加了系統(tǒng)的傳送速率。在本文中，首先，我們對(duì)已有的SP技術(shù)作了改進(jìn)。此項(xiàng)改進(jìn)是基于嚴(yán)格MMSE的定義，從理論上作了嚴(yán)格的推導(dǎo)而得到的。因而它的估計(jì)性能要優(yōu)于已有的方法。其次，本文還基于MMSE解碼方法給出了新的解碼方法。最后，仿真結(jié)果表明，新提出的方法的解碼誤碼率要低于已有的SP方法。

5、r>　　在本論文中，我們又提出了一種結(jié)合SP方法和二階統(tǒng)計(jì)特性的新的信道估計(jì)方法。在該方法中，用戶先傳送數(shù)據(jù)符號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)疊加在一起的信號(hào)，基站接收到信號(hào)后，利用主成分分析法（PCA，Principle Component Analysis）對(duì)接收信號(hào)矩陣進(jìn)行降維處理，利用奇異值分解相應(yīng)的性質(zhì)得到信道估計(jì)剩下的步驟，再結(jié)合前面估計(jì)的信道及上述兩種性質(zhì)，得到一個(gè)新的信道估計(jì)。此外，基于MMSE解碼方法設(shè)計(jì)出一種新的解碼方法。仿真結(jié)果顯示新