基于GPP的5G大規(guī)模分布式MIMO試驗系統(tǒng)中的多用戶預(yù)編碼及干擾抑制技術(shù)研究.pdf

1、移動通信為人類社會帶來了極大的便利，與此同時，人們對移動通信的要求也進(jìn)一步提高。以物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)為主要驅(qū)動力的第五代移動通信給我們提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。作為第五代移動通信系統(tǒng)中核心技術(shù)之一的分布式大規(guī)模MIMO技術(shù)以其深度挖掘無線空間維度資源、提高頻譜利用率和功率效率的優(yōu)點在學(xué)術(shù)界得到眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注。在分布式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，由于基站端和用戶端天線數(shù)量較大，傳統(tǒng)的塊對角化預(yù)編碼算法計算復(fù)雜度較高，難以在工程中實現(xiàn)。因此，低復(fù)雜

2、度的多用戶預(yù)編碼與干擾抑制算法是分布式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下的研究熱點之一，也是本文的研究重點之一。本文以分布式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)為模型，研究低復(fù)雜度的多用戶預(yù)編碼及干擾抑制算法，最后給出基于通用處理器的5G試驗系統(tǒng)中的實現(xiàn)優(yōu)化。
　　本文首先介紹了論文的研究背景，描述了MIMO技術(shù)的發(fā)展過程，指出分布式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)將會是未來移動通信系統(tǒng)的新架構(gòu)。其核心技術(shù)多用戶預(yù)編碼及干擾抑制技術(shù)就是文章的研究重點，接著給出了的當(dāng)前多用戶預(yù)

3、編碼及干擾抑制技術(shù)的研究現(xiàn)狀。
　　隨后，本文闡述了將軟件無線電應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)的眾多優(yōu)勢，而我們的5G試驗系統(tǒng)正是在基于通用處理器的軟件無線電平臺上進(jìn)行研究。然后文章對本實驗室構(gòu)建的5G試驗系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述，主要介紹了系統(tǒng)的基本架構(gòu)，各種配置參數(shù)，上下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸過程以及幀結(jié)構(gòu)。
　　接著，文章研究了分布式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中多用戶預(yù)編碼及干擾抑制算法。文章先分析了分布式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)模型，傳統(tǒng)塊對角化(BD)預(yù)編

4、碼方案復(fù)雜度較高，在此基礎(chǔ)上提出了兩種改進(jìn)的低復(fù)雜度方案。改進(jìn)的方案利用信道的TDD互易性，分別采用GZI算法和GMI算法，能夠完成對下行多用戶預(yù)編碼及上行干擾抑制的統(tǒng)一設(shè)計。兩種算法在系統(tǒng)的矩陣維度較大時，相比傳統(tǒng)塊對角化算法，能夠較大程度地降低計算復(fù)雜度。最后通過仿真比較了兩種方案，結(jié)果表明:在相同的情況下，GMI算法相比GZI算法有著更大的系統(tǒng)容量和更低的誤比特率。
　　最后，鑒于原始的5G試驗系統(tǒng)運行速度較慢，我們對基于G

5、PP平臺的5G試驗系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。首先，利用MKL庫函數(shù)完成對矩陣的種種運算，不僅便利，可以進(jìn)一步提升計算速度，還能在MKL庫升級時讓系統(tǒng)性能再次提升;接著，開啟Intel的ICC編譯器的自動優(yōu)化選項，依據(jù)具體場景選擇最佳的編譯優(yōu)化選項，可以獲得相當(dāng)可觀的性能提升;最后，也是本論文的工作重點之一，利用GPP的多核硬件資源，使用多核多線程技術(shù)進(jìn)行并行計算，可以很大程度提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度。利用上述三種優(yōu)化手段，5G試驗系統(tǒng)滿足了實時性這一要求