抗導(dǎo)頻污染的大規(guī)模MIMO信道估計和預(yù)編碼技術(shù)研究.pdf

1、MIMO系統(tǒng)由于其具有較高的頻譜效率，在最近十幾年發(fā)展迅速，并成為了LTE的核心技術(shù)。然后用戶的需求也在急劇增加，更高的頻譜效率和吞吐量是現(xiàn)在研究追求的目標，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)由于其超高的頻譜效率而受到廣泛關(guān)注，是未來5G技術(shù)最有潛力的研究方向之一。大規(guī)模MIMO系統(tǒng)(massive MIMO)是指基站端配備有大量（成百上千）天線，同時為相對較少的用戶提供服務(wù)，隨著天線數(shù)目的增加，系統(tǒng)增加了很多有用的性質(zhì)，可以大幅度提高頻譜利用率和能量

2、的效率。隨著天線數(shù)的增加，并趨近于無窮大，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的性能受限制小區(qū)間的干擾。小區(qū)間的干擾是由于導(dǎo)頻資源受限制，相鄰小區(qū)往往會復(fù)用導(dǎo)頻，由于相鄰小區(qū)使用相同的導(dǎo)頻，因此導(dǎo)致了上行鏈路信道估計時結(jié)果會受到使用相同導(dǎo)頻的終端的污染，使得信道估計結(jié)果不準確，制約了信道容量的提升，并且這個污染級別與天線數(shù)量無關(guān)，只和大尺度衰落因子相關(guān)。
　　本文首先分析了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的基本系統(tǒng)模型，分析了在理想情況下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)單小區(qū)

3、和多小區(qū)的系統(tǒng)性能。論文討論了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)上行鏈路進行信道估計問題。針對上行信道估計鏈路，論文推導(dǎo)分析了傳統(tǒng)信道估計算法在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的應(yīng)用，仿真分析了直接估計法和MMSE算法在單小區(qū)和多小區(qū)系統(tǒng)中的性能。仿真結(jié)果表明，當(dāng)存在導(dǎo)頻污染時，直接估計法和MMSE算法性能急劇衰減。論文分析了一種聯(lián)合多小區(qū)的貝葉斯估計算法，通過各個小區(qū)基站間的協(xié)作，在綜合利用了各個小區(qū)導(dǎo)頻序列的先驗信息的基礎(chǔ)上有效降低導(dǎo)頻污染，改善信道估計性能。<

4、br>　　針對下行鏈路中的預(yù)編碼模塊，論文首先分析推導(dǎo)了MRT預(yù)編碼和ZF預(yù)編碼方案在單小區(qū)和多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的性能。論文的仿真分析結(jié)果表明，ZF和MRT預(yù)編碼在單小區(qū)系統(tǒng)中均能隨著天線數(shù)目的增加線性地提高系統(tǒng)容量，但是當(dāng)存在導(dǎo)頻污染時，系統(tǒng)性能會被抑制。為此，論文分析了一種抗導(dǎo)頻污染的預(yù)編碼算法，該算法通過各個基站相互協(xié)作，將需要發(fā)送的信息進行預(yù)處理，從而消除了導(dǎo)頻污染的影響。論文的相關(guān)仿真分析驗證了基于小區(qū)間協(xié)作的抗導(dǎo)頻污