大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下行預(yù)編碼傳輸方法研究.pdf

1、隨著人們對(duì)無(wú)線通信業(yè)務(wù)需求的增長(zhǎng)，大規(guī)模多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來(lái)越廣泛的關(guān)注。大規(guī)模MIMO技術(shù)中基站側(cè)配備數(shù)量巨大的天線，并且在同一時(shí)頻資源上服務(wù)多個(gè)用戶，可以有效地提高系統(tǒng)頻譜效率以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ诜菂f(xié)作多用戶MIMO系統(tǒng)中，預(yù)編碼是下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)之一，本文針對(duì)大規(guī)模MIMO下行預(yù)編碼方法展開(kāi)研究。
　　首先，對(duì)傳統(tǒng)的M

2、IMO預(yù)編碼方法進(jìn)行了研究，并提出了一種基于信道格拉姆矩陣特征值分解(Eigenvalue Decomposition，EVD)的最小均方誤差(Minimum Mean Square Error，MMSE)預(yù)編碼方法。傳統(tǒng)MMSE預(yù)編碼的性能受限于多用戶信道之間的相關(guān)性，用戶信道之間的強(qiáng)相關(guān)性會(huì)嚴(yán)重影響預(yù)編碼方法的性能。對(duì)每一個(gè)用戶信道進(jìn)行接收端解相關(guān)預(yù)處理，極大地降低多用戶信道之間的相關(guān)性，因而提出的方法能夠有效地提高預(yù)編碼的性能。仿

3、真結(jié)果表明，基于信道格拉姆矩陣特征值分解的MMSE預(yù)編碼較傳統(tǒng)預(yù)編碼具有更優(yōu)的和速率性能。
　　接著，針對(duì)大規(guī)模MIMO兩級(jí)預(yù)編碼，提出一種用戶調(diào)度與波束分配算法。在大規(guī)模MIMO頻分雙工系統(tǒng)中，由于信道估計(jì)與信道反饋的開(kāi)銷與基站端天線數(shù)目成正比，在信道相關(guān)時(shí)間有限的情況下，準(zhǔn)確地估計(jì)出完全的瞬時(shí)信道信息是非常困難的。利用波束域信道的稀疏特性，提出一種兩級(jí)預(yù)編方法:第一級(jí)預(yù)編碼根據(jù)統(tǒng)計(jì)信道信息進(jìn)行用戶的調(diào)度與波束的分配;第二級(jí)預(yù)編

4、碼對(duì)瞬時(shí)等效信道信息進(jìn)行正則化迫零(Regularized Zero Forcing，RZF)預(yù)編碼，從而進(jìn)一步抑制用戶間數(shù)據(jù)干擾。仿真結(jié)果表明，基于最大化兩級(jí)預(yù)編碼和速率準(zhǔn)則，提出的用戶調(diào)度與波束分配算法，不僅能夠極大地降低等效信道維度，減少信道估計(jì)與反饋的開(kāi)銷，而且能在不損失系統(tǒng)性能的情況下保持合理的算法復(fù)雜度。
　　最后，針對(duì)毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)，提出了一種基站側(cè)與用戶側(cè)聯(lián)合用戶調(diào)度與射頻通道分配算法。在毫米波大規(guī)模MI

5、MO系統(tǒng)中，高頻段電磁波的短波長(zhǎng)特性使得用戶端設(shè)備可以配備大量的天線。此外，基站與接收端之間的射頻通道數(shù)目非常少，因而射頻通道在基站側(cè)和用戶側(cè)均呈現(xiàn)出高稀疏特性。利用射頻通道的稀疏特性，進(jìn)行基站側(cè)和用戶側(cè)的聯(lián)合射頻通道調(diào)度，既可以極大地壓縮信道維度，減少信道估計(jì)的開(kāi)銷，同時(shí)也可以增大功率效率，提高系統(tǒng)通信性能。算法首先進(jìn)行基站側(cè)的射頻通道選擇，以最大化和速率為準(zhǔn)則，將和速率最大化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為等效的凸差函數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，利用凸優(yōu)化理論求解得到基