大規(guī)模MIMO系統(tǒng)等增益合并與傳輸技術(shù)研究.pdf

1、近十幾年來(lái)，小規(guī)模天線配置下的多輸入多輸出(MIMO)無(wú)線通信技術(shù)獲得了極大的發(fā)展，經(jīng)歷從單用戶MIMO到多用戶MIMO，已經(jīng)日趨成熟，但其在能量效率、頻譜效率、魯棒性和可靠性等方面仍存在性能局限。為此，在2010年Marzetta提出了大規(guī)模MIMO技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)顯著增加基站端天線的配置個(gè)數(shù)，以深度挖掘空間維度無(wú)線資源，能很好的改善小規(guī)模MIMO的性能局限。由于大規(guī)模MIMO在能量效率、頻譜效率、魯棒性和可靠性方面有巨大優(yōu)勢(shì)，目前已

2、成為5G無(wú)線通信最具潛力也是最具挑戰(zhàn)的研究方向之一，然而這項(xiàng)技術(shù)在很多方面都處在起步階段。例如在其線性的檢測(cè)和預(yù)編碼方法研究中目前還沒(méi)有對(duì)應(yīng)用廣泛的上行等增益合并(EGC)和下行等增益?zhèn)鬏?EGT)技術(shù)進(jìn)行深入地探討。
　　本文首先在上行多小區(qū)多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下對(duì)非完美和完美CSI兩種情況，推導(dǎo)了EGC接收技術(shù)的可達(dá)速率解析表達(dá)式，并和最大比合并(MRC)和迫零(ZF)接收技術(shù)進(jìn)行性能仿真對(duì)比。仿真結(jié)果表明，完美CSI情況

3、要優(yōu)于非完美CSI情況;可以通過(guò)適當(dāng)增加用戶發(fā)送功率和基站天線數(shù)來(lái)提高用戶發(fā)送速率;隨著功率收縮因子的增加，系統(tǒng)性能先增加，但當(dāng)功率收縮因子超過(guò)一定值時(shí)，系統(tǒng)性能將會(huì)下降。然后在下行多小區(qū)多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下對(duì)用戶端有/無(wú)導(dǎo)頻這兩種場(chǎng)景，推導(dǎo)出了EGT閉合形式的可達(dá)速率近似表達(dá)式，并與最大比傳輸(MRT)和迫零(ZF)預(yù)編碼技術(shù)進(jìn)行性能仿真對(duì)比。仿真結(jié)果表明，所推導(dǎo)出的可達(dá)速率公式均準(zhǔn)確;該EGT系統(tǒng)在低SNR區(qū)域性能很好。另外，

4、在干擾因子較小、導(dǎo)頻開(kāi)銷較小、用戶數(shù)目較小的場(chǎng)景下，有DL導(dǎo)頻的EGT系統(tǒng)比無(wú)DL導(dǎo)頻的EGT系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)。與MRT和ZF預(yù)編碼相比較，可以看出在一些場(chǎng)景下ZF性能比MRT和EGT要好，這是因?yàn)閆F預(yù)編碼方法具有較大干擾抑制的能力;但是隨著天線數(shù)的增加，MRT和EGT性能與ZF趨于近似速率;而MRT與EGT相比性能相差不大。最后值得一提的是EGC和EGT在實(shí)際實(shí)施中復(fù)雜性很低，更便于工程實(shí)踐，因此應(yīng)在實(shí)際大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中推廣應(yīng)用它們