大規(guī)模天線系統(tǒng)中信號編碼與解碼方法的研究.pdf

1、移動通信技術(shù)己經(jīng)步入了一個快速發(fā)展的階段，人們對數(shù)據(jù)傳輸速率和通信質(zhì)量的要求也越來越高，而傳統(tǒng)的多輸入多輸出（M IM O)技術(shù)己經(jīng)不能滿足這些要求。作為傳統(tǒng)M IM O技術(shù)的延伸與擴(kuò)展，大規(guī)模 M IM O技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并以其較高的頻譜效率和功率效率成為了未來第五代移動通信系統(tǒng)(5 G)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　近年來，大規(guī)模 M IM O系統(tǒng)得到了廣泛的研究。研究結(jié)果表明，對于基站配有幾十甚至上百根天線的大規(guī)模M IM O系統(tǒng)，其

2、系統(tǒng)的整體性能在很大程度上依賴于信道狀態(tài)信息(CSI，Channel State Information)的準(zhǔn)確度。一般情況下，C S I的獲取是基于導(dǎo)頻信號(pilot signals)的信道估計(jì)，這也表明了 C S I的準(zhǔn)確性取決于導(dǎo)頻信號的選取。事實(shí)上，要想保障CSI估計(jì)的準(zhǔn)確度，就要使得系統(tǒng)中所有用戶的導(dǎo)頻信號均相互正交。然而，這種正交性的實(shí)現(xiàn)會消耗大量的資源?？紤]到頻譜資源和信道相干時間的限制，研究者們采用了導(dǎo)頻復(fù)用的方法，即

3、不同小區(qū)中的用戶使用同一導(dǎo)頻信號，而同一小區(qū)中的用戶則使用相互正交的導(dǎo)頻信號。對于存在導(dǎo)頻復(fù)用的情況，由于接收端不能夠準(zhǔn)確地區(qū)分本地小區(qū)和干擾小區(qū)的導(dǎo)頻信號，因而會降低信道估計(jì)的準(zhǔn)確度，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降。這種現(xiàn)象被稱為導(dǎo)頻污染(pilot contamination)，其最直接的影響就是系統(tǒng)在數(shù)據(jù)解碼時會出現(xiàn)錯誤平層（error floor)。
　　針對存在導(dǎo)頻復(fù)用的上行大規(guī)模M IM O系統(tǒng)，本文提出了用于抗導(dǎo)頻污染的信號

4、編碼與解碼方案。具體的研究包括兩個方面：一方面，通過對錯誤平層產(chǎn)生原因的特例分析，本文推導(dǎo)出了一種能夠減小錯誤平層的信號編碼準(zhǔn)則，并在此基礎(chǔ)上給出了編碼的具體實(shí)施步驟和設(shè)計(jì)實(shí)例。另一方面，由于基于信號編碼的最優(yōu)解碼方法是最大似然（M L)解碼法，其解碼復(fù)雜度卻非常高。因此，為了解決這一問題，本文提出了兩種解碼復(fù)雜度相對較低的解碼方法，即基于仿射投影的解碼方法(OPD，the Oblique Projection based Decode

5、r)和基于仿射投影的簡單解碼方法（SOPD，the Simplified Oblique Projection based Decoder)。這兩種解碼方法均利用仿射投影原理來消除其他用戶組的干擾，且其解碼原理分別是以ML解碼法和部分ML解碼法為基礎(chǔ)的，因此可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)解碼性能與解碼復(fù)雜度之間的平衡。
　　通過仿真結(jié)果分析可以看出，本文提出的信號編碼方案有效地減小了錯誤平層，降低了導(dǎo)頻污染。而且，同樣基于MMSE估計(jì)信道，本文提出