大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中抑制導(dǎo)頻污染算法的研究.pdf

1、多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)是一種多天線技術(shù)，它可以在基站和用戶之間傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流，在長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)(Long Term Evolution,LTE)中，時(shí)分多址和頻分多址模式都可以采用單用戶MIMO來提高頻譜效率。為了滿足新一代移動(dòng)通信(International Mobile Telecommunication, IMT)的要求, LTE-Advanced引入一種多用戶MIM

2、O技術(shù)，最大可支持8?8根收發(fā)天線，相比于單用戶MIMO，它能夠獲得更大的空間增益、更大的系統(tǒng)平均吞吐率、小區(qū)覆蓋程度和移動(dòng)通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　然而，隨著無線移動(dòng)設(shè)備和服務(wù)的發(fā)展，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(the4th Generation mobile communication technology,4G)仍然無法滿足應(yīng)用需求，比如稀缺的頻譜資源和較高的能源消耗。研究者們針對(duì)新的無線設(shè)備所帶來的更高的數(shù)據(jù)速率和移動(dòng)性要求開始了第

3、五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(the4th Generation mobile communication technology,5G)的研究，并且預(yù)期在2020年開始商用。所以說，5G時(shí)代就要來臨了。
　　大規(guī)模MIMO相對(duì)于4G技術(shù)能夠提高數(shù)個(gè)量級(jí)的頻譜效率，可以利用較大數(shù)量的天線來為數(shù)個(gè)用戶在同一時(shí)頻資源上提供多路信息傳輸，可以利用定向天線技術(shù)集中向特定的方向發(fā)送能量來最小化小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間的干擾。因而大規(guī)模MIMO成為5G研究的一個(gè)極具

4、前途的技術(shù)。
　　在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，一些理論研究和仿真分析也指出了大規(guī)模MIMO存在的限制，其中使用時(shí)分雙工(Time Division Duplexing, TDD)模式時(shí)一個(gè)最重要的限制因素就是導(dǎo)頻污染問題，在一些文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了很多在多小區(qū)蜂窩系統(tǒng)中抑制導(dǎo)頻污染的研究和方法。
　　本文中，我們分析了在TDD的大規(guī)模MIMO蜂窩小區(qū)中導(dǎo)頻污染產(chǎn)生的原因并提出了幾種抑制導(dǎo)頻污染的方法。
　　首先，簡(jiǎn)要的給出了T

5、DD大規(guī)模MIMO蜂窩小區(qū)系統(tǒng)的模型，并基于此模型討論了導(dǎo)頻污染產(chǎn)生的原因和上下行鏈路數(shù)據(jù)收發(fā)的模式，仿真了在使用正交導(dǎo)頻序列和非正交導(dǎo)頻序列情況下的系統(tǒng)平均吞吐率。另外介紹了不同的信道估計(jì)、信道檢測(cè)和預(yù)編碼方式，著重分析了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中上下行鏈路使用匹配濾波、迫零和最小均方誤差方式的系統(tǒng)容量性能，結(jié)果顯示當(dāng)天線數(shù)趨向于無限多時(shí)，匹配濾波方式的性能可以逼近最小均方誤差方式。
　　其次，為了抑制導(dǎo)頻污染，本文提出一種聯(lián)合時(shí)移和

6、小區(qū)空間劃分的導(dǎo)頻序列分配方法（Time Shifted-Cell Sectorization Pilot Assignment，TS-CSPA），該方法通過從時(shí)域和空間域兩個(gè)角度降低導(dǎo)頻復(fù)用程度來抑制導(dǎo)頻污染。文中推導(dǎo)了系統(tǒng)使用該方案時(shí)的等效信干比和用戶可達(dá)速率。仿真結(jié)果表明提出的方法能有效的抑制大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的導(dǎo)頻污染，相比于其他幾種抑制方法能夠在系統(tǒng)性能上獲得一定程度的提升。
　　最后，本文提出了基于用戶位置信息的導(dǎo)頻序