大規(guī)模MIMO上行系統(tǒng)頻譜效率和資源分配研究.pdf

1、近年來，大規(guī)模多輸入多輸出（Multiple-Iutput Multiple-Output，MIMO）系統(tǒng)可以深度挖掘空間資源，顯著提高系統(tǒng)的頻譜效率和能量效率等優(yōu)點引起了廣泛的研究。以往的研究都只基于瑞利衰落信道模型，而萊斯衰落信道在實際中應(yīng)用更為廣泛，其存在視距傳輸路徑，上行傳輸速率與能耗將有不同的變化趨勢。大規(guī)模MIMO的性能好壞取決于上下行鏈路信道狀態(tài)信息的準(zhǔn)確性，所以基站通常利用上行導(dǎo)頻信號進(jìn)行上下行鏈路的信道估計，而導(dǎo)頻信號

2、與數(shù)據(jù)信號等功率發(fā)送在低信噪比下會造成頻譜效率急劇減小?；谏鲜霰尘氨疚膶⒎謩e在瑞利和萊斯衰落信道下，研究多用戶大規(guī)模MIMO上行系統(tǒng)的頻譜效率與資源分配問題。
　　首先對大規(guī)模MIMO上行系統(tǒng)頻譜效率進(jìn)行分析。在MRC和ZF接收系統(tǒng)中，分析了瑞利信道下上行頻譜效率表達(dá)式，推導(dǎo)了多小區(qū)萊斯衰落信道下可達(dá)速率的近似表達(dá)式，并在兩種信道模型下分別討論一般情況下的功率收縮律。仿真結(jié)果表明，在瑞利信道中，當(dāng)數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號的功率收縮因子

3、的和為1時，上行鏈路頻譜效率收斂于一個非零定值;萊斯信道中，在不減小傳輸速率性能的同時每個用戶數(shù)據(jù)信號發(fā)送功率最多可被縮減為原來的1/M，這里M為基站天線數(shù)。
　　最后從上行資源的角度出發(fā)研究了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的導(dǎo)頻設(shè)計和功率資源分配問題。本文將上行資源分配機制引入到萊斯衰落信道中，在固定總發(fā)射功率情況下，通過聯(lián)合優(yōu)化導(dǎo)頻信號長度、導(dǎo)頻信號功率和數(shù)據(jù)信號功率來最大化頻譜效率。仿真結(jié)果表明在瑞利信道中，上行資源分配可以提高系統(tǒng)性