大規(guī)模MIMO多用戶傳輸系統(tǒng)級(jí)仿真.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及，移動(dòng)通信對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笈c日俱增。多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)可以在不增加頻譜資源的情況下，成倍地提高系統(tǒng)吞吐量，近年來(lái)在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界得到廣泛關(guān)注。大規(guī)模MIMO技術(shù)通過(guò)在基站側(cè)配置大規(guī)模天線陣列，大大提高頻譜效率和信號(hào)傳輸質(zhì)量，在頻譜資源日趨緊張的今天，成為面向5G的無(wú)線通信中的關(guān)鍵技術(shù)。波束域傳輸方案通過(guò)信道的空間特性進(jìn)行多用戶傳輸，可以在較低的復(fù)雜度下實(shí)現(xiàn)大規(guī)模MIMO多用戶傳輸性能

2、。本文從系統(tǒng)級(jí)仿真角度對(duì)大規(guī)模MIMO波束域傳輸方案進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)大規(guī)模MIMO的仿真需求分析構(gòu)建高效的系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)，并對(duì)大規(guī)模MIMO波束域的傳輸方案進(jìn)行性能評(píng)估。
　　首先，本文研究了大規(guī)模MIMO下的波束域下行鏈路多用戶傳輸方案。通過(guò)研究大規(guī)模MIMO空間信道的特點(diǎn)，在物理信道模型下對(duì)空間信道的發(fā)送相關(guān)陣的統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，得到發(fā)送天線趨于無(wú)窮時(shí)發(fā)送相關(guān)陣的特征矩陣為DFT陣，并且統(tǒng)計(jì)信道信息與頻率無(wú)關(guān)。利用大規(guī)模MIM

3、O的空間信道特性，得出波束域傳輸表達(dá)式及統(tǒng)計(jì)信道信息的獲取方法。在調(diào)度優(yōu)化模型方面，通過(guò)對(duì)波束域多用戶傳輸和速率優(yōu)化問(wèn)題的研究，得出最優(yōu)傳輸方案下每個(gè)用戶使用不同的波束進(jìn)行傳輸。從而，提出波束域下行鏈路傳輸方案，其特點(diǎn)為經(jīng)過(guò)調(diào)度后每個(gè)用戶在其波束所確定的子信道上進(jìn)行傳輸。
　　接著，本文討論了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)的構(gòu)建。參考LTE系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)的基本原理與實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)通信過(guò)程中的各個(gè)元素進(jìn)行建模，包括小區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、用戶移動(dòng)

4、性處理模型、傳播衰落模型、鏈路級(jí)與系統(tǒng)級(jí)仿真接口、自適應(yīng)編碼調(diào)制、HARQ處理的基本模型和實(shí)現(xiàn)方法。其中對(duì)大規(guī)模MIMO多徑信道模型進(jìn)行了研究，通過(guò)利用對(duì)信道實(shí)現(xiàn)中不同維度的相關(guān)性對(duì)信道生成過(guò)程做出優(yōu)化。通過(guò)的計(jì)算預(yù)處理和路徑收縮等方法大大減少計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模MIMO信道模型并驗(yàn)證其在不同場(chǎng)景下的高效性和正確性。同時(shí)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)的架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行討論，搭建基于C++的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)。
　　最

5、后，本文對(duì)大規(guī)模MIMO波束域下行鏈路多用戶傳輸方案進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。大規(guī)模MIMO波束域傳輸方案的系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)架構(gòu)由計(jì)算驅(qū)動(dòng)，集中計(jì)算所需的數(shù)據(jù)可以便于各模塊的優(yōu)化。根據(jù)大規(guī)模MIMO波束域傳輸方案的特點(diǎn)，分析了在空間信道下和波束域傳信道下系統(tǒng)級(jí)仿真多用戶干擾計(jì)算的復(fù)雜度，通過(guò)利用稀疏矩陣進(jìn)行預(yù)編碼減少仿真的計(jì)算量。在波束域傳輸方案下，討論了不同調(diào)度算法及其復(fù)雜度，通過(guò)在貪婪算法和簡(jiǎn)化貪婪算法中加入正比例公平因子調(diào)整調(diào)度方案的公平性，