大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中多用戶傳輸技術(shù)研究.pdf

1、大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)系統(tǒng)的基站端配置有數(shù)量巨大的低功率天線，天線數(shù)目遠(yuǎn)超過(guò)同時(shí)調(diào)度的單天線用戶終端的數(shù)量，基站和用戶之間通過(guò)時(shí)分雙工(TDD，Time Division Duplex)方式進(jìn)行通信。與傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)相比，大規(guī)模MIMO能夠獲得空前的頻譜利用率和能量效率提升。在大規(guī)模MIMO多小區(qū)系統(tǒng)中，隨著基站端天線數(shù)目的不斷增大，快衰落、熱噪聲及小區(qū)內(nèi)用戶間的

2、干擾可以忽略不計(jì)，由不同小區(qū)中用戶的導(dǎo)頻復(fù)用帶來(lái)的小區(qū)間干擾（導(dǎo)頻污染）成為了限制系統(tǒng)性能的主要因素。本文研究大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的多用戶傳輸技術(shù)。
　　首先，本文研究大規(guī)模MIMO多小區(qū)多用戶TDD系統(tǒng)中的上行導(dǎo)頻污染問(wèn)題，推導(dǎo)出當(dāng)基站天線數(shù)趨向無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)下行鏈路的等效信干噪比性能，由此得到一個(gè)僅與大尺度衰落因子有關(guān)的系統(tǒng)可達(dá)速率的漸近結(jié)果?；诖藵u近結(jié)果，以最大化系統(tǒng)可達(dá)和速率為目標(biāo)，提出了三種低復(fù)雜度的導(dǎo)頻調(diào)度方案，即使

3、得小區(qū)間相互干擾較小的用戶采用相同的導(dǎo)頻，而相互干擾較大的用戶采用正交的導(dǎo)頻，從而減小導(dǎo)頻污染的影響，提升系統(tǒng)的整體性能。仿真結(jié)果表明，本文提出的三種導(dǎo)頻調(diào)度算法能夠在有效減小導(dǎo)頻污染的影響。
　　接著，本文研究空間相關(guān)性信道模型下大規(guī)模MIMO多小區(qū)系統(tǒng)中的導(dǎo)頻復(fù)用問(wèn)題，從空間域的角度區(qū)分位于同一時(shí)頻資源塊上的用戶。利用統(tǒng)計(jì)的二階信道協(xié)方差信息，推導(dǎo)出了一種多小區(qū)多用戶系統(tǒng)的下行遍歷可達(dá)速率的表達(dá)式。進(jìn)而，分析不同小區(qū)中的用戶復(fù)

4、用同一導(dǎo)頻訓(xùn)練序列時(shí)，進(jìn)行無(wú)速率損失的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺罈l件，并提出了一種基于信道空間正交性的貪婪的多小區(qū)導(dǎo)頻調(diào)度方案。仿真結(jié)果表明，滿足空間正交性條件的用戶，可以在完全消除導(dǎo)頻污染的情況下復(fù)用同一導(dǎo)頻序列。
　　最后，本文研究單小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的天線選擇技術(shù)。分析了一個(gè)簡(jiǎn)單的單小區(qū)兩用戶系統(tǒng)中獨(dú)立同分布信道模型下的基站端天線選擇技術(shù)，給出了一個(gè)遞減和遞增的次優(yōu)天線選擇算法來(lái)驗(yàn)證天線選擇的可行性和優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究在