大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的頻譜效率和導(dǎo)頻污染問題研究.pdf

1、過去十?dāng)?shù)年,多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)以不增加額外的帶寬和功率消耗顯著提高無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率而被廣泛地研究。隨著智能手機(jī)普及,通信系統(tǒng)需要更高的傳輸速率和可靠性,因此未來通信系統(tǒng)需滿足以下要求:(1)在同一時頻資源上服務(wù)更多用戶;(2)更高的數(shù)據(jù)速率和通信可靠性;(3)更低的功率消耗。系統(tǒng)服務(wù)更多用戶會產(chǎn)生更多干擾,從而影響系統(tǒng)可靠性,而更高的數(shù)據(jù)速率需要較大的功率消耗,以上需求相互矛盾,很難實(shí)現(xiàn)。
　　2010年Marz

2、etta提出的大規(guī)模MIMO技術(shù)由于可以有效抑制小區(qū)間干擾,得到了廣泛地關(guān)注。大規(guī)模MIMO技術(shù)指基站配備數(shù)目龐大的天線(一般100或幾百根天線),移動終端采用單天線接收的通信方式。研究表明,大規(guī)模MIMO系統(tǒng)具有同一時頻資源上同時服務(wù)更多的用戶、更高的數(shù)據(jù)速率以及更低的功率消耗等優(yōu)點(diǎn),但在多小區(qū)導(dǎo)頻復(fù)用的情況下,大規(guī)模MIMO系統(tǒng)性能主要受限于導(dǎo)頻污染問題。因此,本文主要對大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的頻譜效率和導(dǎo)頻污染問題進(jìn)行了研究分析。

3、r>　　第一章主要介紹了本課題方向的研究背景、研究現(xiàn)狀和存在的問題,及本文的結(jié)構(gòu)安排。
　　第二章主要闡述了大規(guī)模MIMO時分雙工(TDD)系統(tǒng)的基本模型,并重點(diǎn)分析了大規(guī)模MIMO TDD系統(tǒng)產(chǎn)生的導(dǎo)頻污染問題及對系統(tǒng)性能的影響。仿真結(jié)果表明,導(dǎo)頻污染很大程度地限制了大規(guī)模MIMO TDD系統(tǒng)的性能。
　　第三章主要研究了單小區(qū)環(huán)境下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l譜效率,推導(dǎo)了理想信道狀態(tài)以及信道估計(jì)狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳輸

4、速率公式,并進(jìn)行簡化得到近似解。最后,通過仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。由獲得的近似解可以分析不同方式下系統(tǒng)的頻譜效率,避免了耗時的計(jì)算機(jī)仿真。
　　第四章主要研究了相關(guān)信道下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的性能,并分析了不同相關(guān)系數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。仿真結(jié)果表明,信道的相關(guān)性變大時,大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的性能有所下降,特別是信道相關(guān)性超出一定范圍,系統(tǒng)的性能衰減加劇;而信道相關(guān)系數(shù)小于一定數(shù)值時,增加基站的天線數(shù)目能較好地提高系統(tǒng)的性能,而