面向大規(guī)模多天線系統(tǒng)的傳輸性能分析及其功控設(shè)計(jì).pdf

1、在過去的數(shù)十年，多輸入多輸出技術(shù)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界得到了廣泛的研究與應(yīng)用。最近，多輸入多輸出技術(shù)的一個(gè)重要的擴(kuò)展，大規(guī)模多天線系統(tǒng)被提出，用以滿足不斷增長(zhǎng)的無線數(shù)據(jù)服務(wù)需求。利用極大規(guī)模的天線陣列，大規(guī)模多天線系統(tǒng)在提高射頻能效與頻譜效率、對(duì)抗擁塞、降低延時(shí)、增強(qiáng)無線能量傳輸?shù)确矫嬲宫F(xiàn)了巨大的潛力，被認(rèn)為是下一代蜂窩通信系統(tǒng)的核心技術(shù)。本論文研究大規(guī)模多天線系統(tǒng)的性能分析和功率控制機(jī)制。
　　在第一章和第二章，本論文介紹了大規(guī)模多天

2、線系統(tǒng)的研究背景和研究現(xiàn)狀。本論文首先對(duì)已有文獻(xiàn)進(jìn)行了全面的綜述，總結(jié)了大規(guī)模多天線系統(tǒng)在信道估計(jì)、下行預(yù)編碼、上行檢測(cè)等領(lǐng)域的研究成果。另外，大規(guī)模多天線系統(tǒng)還可以與其他技術(shù)相結(jié)合，如雙極化天線技術(shù)和無線能量傳輸技術(shù)。此外，本論文還給出了一個(gè)大規(guī)模多天線系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論框架，包括優(yōu)缺點(diǎn)、信道特性以及基本模型，作為后續(xù)章節(jié)分析推導(dǎo)的基礎(chǔ)。
　　在第三章，本論文研究了導(dǎo)頻污染下的下行系統(tǒng)性能。導(dǎo)頻污染是影響大規(guī)模多天線系統(tǒng)容量的主要因

3、素之一。本論文分別推導(dǎo)了在完美信道信息和導(dǎo)頻污染下的多小區(qū)下行系統(tǒng)性能，并得到了閉式表達(dá)式。不同于一些之前的工作，本論文考慮了天線與用戶數(shù)的比例，得到了與其他工作相比更加精確的結(jié)論，尤其在中到大的天線規(guī)模下。結(jié)果顯示，當(dāng)用戶數(shù)與基站天線數(shù)比例固定且非零時(shí)，即便基站天線增長(zhǎng)到無窮，用戶間干擾仍然存在;導(dǎo)頻污染將定向偏差引入信道估計(jì)，令基于信道信息得到的下行預(yù)編碼性能降低，進(jìn)而使得下行信號(hào)泄漏到其他用戶處造成干擾，且這種干擾并不能因用戶數(shù)的

4、變化而消失;基站天線較大時(shí)，導(dǎo)頻污染對(duì)系統(tǒng)性能的影響會(huì)更為嚴(yán)重。
　　在第四章，本論文將雙極化天線引入大規(guī)模多天線系統(tǒng)，研究了雙極化天線下的系統(tǒng)性能分析和用戶調(diào)度機(jī)制。通常，雙極化天線可以大大減少天線陣列的體積，方便大規(guī)模多天線系統(tǒng)的部署，但不同極化方向之間存在衰落，會(huì)同時(shí)減弱有用信號(hào)功率、用戶間干擾和導(dǎo)頻污染，這些因素對(duì)系統(tǒng)性能的綜合影響仍缺乏研究。本論文考慮多小區(qū)、導(dǎo)頻污染、雙極化天線下的大規(guī)模多天線系統(tǒng)下行性能，其中每小區(qū)的

5、用戶數(shù)仍然與基站天線數(shù)成比例增長(zhǎng)。本論文通過推導(dǎo)系統(tǒng)下行信干噪比的漸近閉式表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)雙極化天線系統(tǒng)可以通過用戶極化方向調(diào)度達(dá)到最優(yōu)，使其性能和單極天線系統(tǒng)相同，其中用戶極化方向調(diào)度準(zhǔn)則是所有用戶天線需要隨機(jī)等概地選取接收天線極化方向。
　　在第五章，本論文研究了無線驅(qū)動(dòng)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模多天線系統(tǒng)。大規(guī)模多天線系統(tǒng)中，可以通過下行無線能量傳輸作為終端的唯一能量來源，支持終端進(jìn)行上行信息傳輸。本論文首先推導(dǎo)了終端可達(dá)速率，并指出用