大規(guī)模天線系統(tǒng)中信道估計(jì)方法及性能的研究.pdf

1、人們迫切需要一個(gè)高速率的無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)滿足各種應(yīng)用需求。大規(guī)模MIMO系統(tǒng)因其具有較高的頻譜效率而成為一種最具有前途的技術(shù)。理論上已經(jīng)證明：在信道狀態(tài)信息(CSI)已知的情況下，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)利用簡(jiǎn)單的信號(hào)處理技術(shù)就可以提供較高的總輸出，然而，如果CSI未知，系統(tǒng)性能將會(huì)被極大地削弱。因此，信道估計(jì)的準(zhǔn)確性對(duì)系統(tǒng)的通信質(zhì)量有重要的影響。
　　傳統(tǒng)上利用基于訓(xùn)練的信道估計(jì)方法來(lái)獲取信道信息。并且，已經(jīng)證明該方法的準(zhǔn)確性依賴于訓(xùn)練

2、序列。通常，正交訓(xùn)練序列能夠提供高質(zhì)量的估計(jì)。然而，對(duì)多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種正交性消耗大量的資源。所以，人們不得不去考慮非正交訓(xùn)練序列。
　　第一，論文主要針對(duì)非正交訓(xùn)練序列。假設(shè)系統(tǒng)有L個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)有一個(gè)裝備有M根天線的基站(BS)和K個(gè)單天線用戶。論文在訓(xùn)練序列的總能量給定的條件下推導(dǎo)出了MMSE信道估計(jì)誤差的方差的解析公式和它的下界。此外，論文提出了一種可以提高M(jìn)MSE信道估計(jì)性能的非正交訓(xùn)練序列的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

3、結(jié)果表明：如果訓(xùn)練序列的總能量固定，正交訓(xùn)練序列是最優(yōu)的。這時(shí)，再繼續(xù)增加訓(xùn)練次數(shù)并不能提高M(jìn)MSE估計(jì)的性能。當(dāng)訓(xùn)練次數(shù)小于小區(qū)的數(shù)目時(shí)，無(wú)論訓(xùn)練序列如何設(shè)計(jì)或者增大信噪比，MMSE估計(jì)誤差都大于零，產(chǎn)生錯(cuò)誤層(error floor)。根據(jù)以上設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，應(yīng)該盡量使訓(xùn)練序列之間的相關(guān)性越弱。這時(shí)，訓(xùn)練序列的設(shè)計(jì)應(yīng)該在Grassmann流形擺點(diǎn)上進(jìn)行。最后，仿真驗(yàn)證了以上結(jié)論。
　　第二，對(duì)于所考慮的系統(tǒng)，論文分析了導(dǎo)頻污染對(duì)系統(tǒng)

4、性能的影響。論文給出系統(tǒng)成對(duì)錯(cuò)誤概率的公式。該公式分析引起錯(cuò)誤層的主要原因是發(fā)送信號(hào)的“中心翻轉(zhuǎn)”。也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò) MMSE信道估計(jì)和解碼操作后，接收信號(hào)的中心遠(yuǎn)離發(fā)送信號(hào)并落在錯(cuò)誤區(qū)域內(nèi)。而且，信噪比（SNR）越大，中心偏移的就越厲害。同時(shí)，證明了“中心偏轉(zhuǎn)”的概率恰好是我們所說(shuō)的錯(cuò)誤層。
　　第三，論文介紹了系統(tǒng)的一個(gè)等價(jià)發(fā)送接收方程?；谠摲匠?，論文定義了“系統(tǒng)指標(biāo)數(shù)”，并且推導(dǎo)出系統(tǒng)性能依賴于這些參數(shù)的結(jié)論。事實(shí)上，這些參