多用戶Massive MIMO系統(tǒng)中的導頻污染抑制技術研究.pdf

1、隨著移動通信傳輸需求的增長，Massive MIMO技術由于其具有數(shù)倍提升系統(tǒng)能量效率和頻譜效率的能力成為第五代移動通信(5G)的關鍵技術之一。多用戶Massive MIMO通信網(wǎng)絡也相應地成為未來5G的典型通信網(wǎng)絡。多用戶MassiveMIMO通信系統(tǒng)的性能與系統(tǒng)內(nèi)用于信道估計的正交訓練導頻的數(shù)量有關，由于系統(tǒng)內(nèi)正交訓練導頻的數(shù)量受信道相干時間的限制不能滿足于龐大的用戶數(shù)的需求，因此在系統(tǒng)內(nèi)會不可避免地出現(xiàn)用戶復用訓練導頻的情況從而導

2、致小區(qū)間用戶的相互干擾，這種干擾被稱為導頻污染。研究表明導頻污染不能夠通過增加基站端的天線數(shù)目來消除，因此成為限制Massive MIMO系統(tǒng)性能提升的主要問題。論文針對導頻污染問題，主要研究了兩種抑制多用戶Massive MIMO系統(tǒng)中導頻污染問題的技術——導頻分配技術和導頻污染預編碼技術。論文的主要工作及創(chuàng)新點總結如下:
　　(1)提出一種兼顧系統(tǒng)整體性能和系統(tǒng)內(nèi)公平性的導頻分配技術方案?，F(xiàn)有關于導頻分配技術的研究大致分為兩類

3、，一類是提升系統(tǒng)整體性能的導頻分配技術;另一類是實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)公平性的導頻分配技術。這兩類導頻分配技術的研究都存在著不足:提升系統(tǒng)整體性能的導頻分配方案以最大化系統(tǒng)和速率為優(yōu)化目標，在提高系統(tǒng)整體性能時忽略了系統(tǒng)內(nèi)的公平性;而關注于系統(tǒng)中最小用戶速率提升的導頻分配方案因過分注重系統(tǒng)內(nèi)的公平性，大大削弱了系統(tǒng)的整體性能。在現(xiàn)有導頻分配技術的研究中，幾乎沒有一種導頻分配技術方案能夠實現(xiàn)系統(tǒng)整體性能和系統(tǒng)內(nèi)公平性的有效兼顧。針對這種不足，論文提出

4、了一種在最大化系統(tǒng)整體性能的同時有效兼顧系統(tǒng)內(nèi)公平性的導頻分配方案。該方案以最大化系統(tǒng)內(nèi)用戶速率乘積的優(yōu)化準則為基礎構建關于導頻分配的優(yōu)化問題，通過基于貪婪策略的用戶交換方法(UEBG)以及最小泄露方法(Min Leakage)，可以在抑制導頻污染的同時實現(xiàn)系統(tǒng)整體性能和系統(tǒng)內(nèi)公平性的有效兼顧。
　　(2)提出一種基于基站端有限天線情況下最大化系統(tǒng)整體性能的導頻污染預編碼方案。在實際應用場景中，受天線尺寸和配置難度的限制，基站端不

5、可能實現(xiàn)無窮多的天線配置，在這種情況下，信道中的噪聲、信道估計誤差、信道間的非正交性以及由于統(tǒng)計信道引發(fā)的不確定性等因素相對于導頻污染來說都是不可被忽視的因素?，F(xiàn)有的基于無窮多天線情況下得到的導頻污染預編碼在基站天線有限的情況下并不適用，為使導頻污染預編碼技術更加實用化，論文綜合考慮了導頻污染及以上所有因素的影響，提出了一種適用于基站端天線數(shù)有限情況下，最大化系統(tǒng)整體性能的導頻污染預編碼方案。該方案可以在有限天線的情況下以有限的復雜度實