大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)上行鏈路接收技術(shù)研究.pdf

1、大規(guī)模MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)技術(shù)能夠提高數(shù)據(jù)傳輸速率、增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性、降低能耗，從而成為下一代移動(dòng)通信關(guān)注的重點(diǎn)技術(shù)之一。分布式天線技術(shù)能夠提高頻譜效率，減少盲區(qū)，尤其是應(yīng)用在室內(nèi)或者室外的熱點(diǎn)覆蓋，是一種非常有前景的技術(shù)。當(dāng)大量RAUs(Remote Access Unit)部署在分布式系統(tǒng)中時(shí)，大規(guī)模MIMO技術(shù)可以得到完美應(yīng)用。在大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)中，基站側(cè)配置上百根甚至更

2、多天線，并同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶，從而導(dǎo)致基站側(cè)接收機(jī)復(fù)雜度急劇增加。低復(fù)雜度接收機(jī)設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文在大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)中，主要研究了基于諾依曼級(jí)數(shù)近似的檢測(cè)方法，上行鏈路接收機(jī)中的信道稀疏化技術(shù)，面向5G試驗(yàn)系統(tǒng)的上行鏈路接收技術(shù)三方面內(nèi)容。
　　首先，本文分析了大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)模型，并介紹了路徑損耗、陰影衰落和多徑衰落等無(wú)線信道的衰落特性。然后建立了大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)信道模型。另外，本文推導(dǎo)了大規(guī)模分布

3、式MIMO系統(tǒng)上行鏈路和容量公式，并介紹了典型的線性檢測(cè)算法。
　　其次，本文研究了基于諾依曼級(jí)數(shù)近似的檢測(cè)方法。本文研究了MMSE-NSA (Minimum Mean Square Error-Neumann Series Approximation)算法，分析了MMSE-NSA算法的收斂性、復(fù)雜度、誤差等相關(guān)內(nèi)容。仿真結(jié)果表明，在基站側(cè)天線數(shù)與用戶數(shù)之比比較大的情況下，MMSE-NSA算法可以在計(jì)算復(fù)雜度為O(K2)的情況下逼

4、近MMSE算法的性能。針對(duì)相關(guān)信道下MMSE-NSA算法收斂速度變慢問(wèn)題，提出了MMSE-TNSA (MMSE-Triangle NSA)算法。該方法通過(guò)引入更多的非對(duì)角線元素來(lái)提高M(jìn)MSE-NSA算法的收斂速度和穩(wěn)定性。
　　然后，本文研究了上行鏈路接收機(jī)中的信道稀疏化技術(shù)。本文考慮在上行鏈路接收機(jī)中利用稀疏化規(guī)則對(duì)信道矩陣進(jìn)行稀疏化，從而獲得大規(guī)模稀疏信道矩陣。接著利用PARDISO (Parallel Direct Spar

5、se Solver)解算器對(duì)大規(guī)模稀疏矩陣進(jìn)行求逆運(yùn)算。仿真結(jié)果表明，在大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)中，可以通過(guò)少許的性能損失來(lái)大幅度稀疏化信道矩陣;在多核情況下，采用英特爾數(shù)學(xué)核心庫(kù)(Math Kemel Library，MKL)中經(jīng)過(guò)優(yōu)化的PARDISO解算器，可以在接近O(K)時(shí)間內(nèi)完成大規(guī)模稀疏矩陣求逆問(wèn)題。
　　最后，本文研究了面向5G試驗(yàn)系統(tǒng)的上行鏈路接收技術(shù)。本文介紹了5G試驗(yàn)系統(tǒng)的架構(gòu)，并研究了多用戶干擾抑制方案下MM