3D大規(guī)模MIMO通信系統(tǒng)傳輸方案研究.pdf

1、近年來(lái)大規(guī)模MIMO技術(shù)成為移動(dòng)通信發(fā)展的焦點(diǎn)，更是未來(lái)第五代移動(dòng)通信的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。與傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)相比，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)基站端配置數(shù)量巨大的低功率天線，天線數(shù)遠(yuǎn)超過(guò)同時(shí)調(diào)度的用戶天線的數(shù)量，能夠獲得頻譜利用率和能量效率的提升。應(yīng)5G通信發(fā)展需求，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)信道建模也需從2D空間擴(kuò)展到3D空間，考慮到大規(guī)模MIMO天線數(shù)目龐大，如果單極化天線以半波長(zhǎng)天線間距按照均勻線性陣列排列，勢(shì)必會(huì)占用很大的空間，雙極化天線可以在保證

2、系統(tǒng)和速率的同時(shí)，占用更小的空間面積，更具有應(yīng)用前景。論文研究3D雙極化信道下大規(guī)模MIMO系統(tǒng)傳輸，通過(guò)波束域信道轉(zhuǎn)換，將物理信道轉(zhuǎn)換到波束域，實(shí)現(xiàn)多用戶在空間波束域的無(wú)干擾傳輸。此外，對(duì)于采用DFT矩陣作為波束域信道轉(zhuǎn)換矩陣時(shí)，波束域信道能量存在旁瓣泄漏的問(wèn)題，提出了兩種大規(guī)模MIMO系統(tǒng)波束域波束泄漏抑制的方案。
　　首先分析了大規(guī)模MIMO傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)。從大規(guī)模MIMO系統(tǒng)信道容量入手，分析了從單用戶MIMO到大規(guī)模MI

3、MO的信道容量，以及多用戶MIMO到大規(guī)模MIMO的信道容量變化，接著介紹了3D MIMO信道建模模型，包括非物理信道模型和物理信道模型，重點(diǎn)研究雙極化天線下的3D MIMO信道模型，同時(shí)概述了MIMO系統(tǒng)的波束成形技術(shù)，重點(diǎn)側(cè)重于DFT波束成形技術(shù)。
　　接著研究基于3D雙極化信道的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)傳輸。針對(duì)下行傳輸鏈路，基站布置雙極化天線，用戶布置單極化天線的場(chǎng)景，進(jìn)行波束域信道轉(zhuǎn)換矩陣設(shè)計(jì)，保證基站端波束域信道相互正交。在

4、基站獲取上行統(tǒng)計(jì)信道信息后，以最大的系統(tǒng)和速率為準(zhǔn)則，根據(jù)貪婪算法對(duì)小區(qū)中的用戶進(jìn)行調(diào)度，確定采用相同時(shí)頻資源與基站進(jìn)行通信的用戶以及各用戶與基站通信采用的波束，實(shí)現(xiàn)被調(diào)度用戶采用互不重疊的波束與基站進(jìn)行通信，保證用戶之間無(wú)干擾傳輸。仿真結(jié)果表明:雙極化天線在保證系統(tǒng)和速率的同時(shí)可以有效地減小占用空間。
　　最后，提出大規(guī)模MIMO波束域信道波束泄漏抑制方案。分析了采用DFT波束域信道轉(zhuǎn)換時(shí)波束域信道能量不夠集中的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上