大規(guī)模MIMO相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、大規(guī)模MIMO（Multiple Input Multiple Output）可以利用數(shù)目較多的天線和較簡(jiǎn)單的信號(hào)處理方法獲得比傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)高出若干數(shù)量級(jí)的能量效率、頻譜效率以及更高的安全性和系統(tǒng)健壯性，因此有望成為未來互聯(lián)網(wǎng)，如物聯(lián)網(wǎng)、云網(wǎng)絡(luò)等的關(guān)鍵技術(shù)。陣列優(yōu)化設(shè)計(jì)、波達(dá)方向（Direction Of Arrival，DOA）估計(jì)和天線陣元選擇，是大規(guī)模MIMO技術(shù)中的關(guān)鍵問題，本文對(duì)這些問題進(jìn)行了深入理解。
　　本文的主

2、要工作總結(jié)如下：
　　（1）研究了大規(guī)模MIMO陣列優(yōu)化。研究了衡量空域相關(guān)性的相關(guān)系數(shù)及其影響因素，構(gòu)建了存在空域相關(guān)性的MIMO的空間衰落信道模型，使用該模型分析了兩用戶和多用戶相關(guān)系數(shù)對(duì)信道容量的影響，并利用用戶間的相關(guān)系數(shù)合理安排用戶所在方位角，來獲得較大的信道容量。研究了不同天線陣列布局對(duì)大規(guī)模MIMO信道容量的影響。
　　（2）研究了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)二維DOA估計(jì)算法。首先介紹了經(jīng)典的傳播算子類PM，然后針對(duì)P

3、M需要二維譜峰搜索的缺點(diǎn)，研究了旋轉(zhuǎn)不變性PM，該算法不需要譜峰搜索，具有較低的計(jì)算復(fù)雜度，且能夠自動(dòng)配對(duì)波達(dá)角。繼而介紹了低復(fù)雜度的降維PM和級(jí)聯(lián)PM，利用旋轉(zhuǎn)不變性的PM進(jìn)行初始估計(jì)，避免了對(duì)協(xié)方差矩陣的特征分解，進(jìn)一步降低了算法的計(jì)算復(fù)雜度。降維PM能夠自動(dòng)配對(duì)波達(dá)角，只需要一維譜峰搜索，具有很低的計(jì)算復(fù)雜度。級(jí)聯(lián)PM能夠自動(dòng)配對(duì)波達(dá)角，只需要局部二維譜峰搜索，降低了復(fù)雜度。
　?。?）研究了大規(guī)模MIMO陣元選擇算法。研究

4、了較具代表性的天線選擇算法，包括遞減法、改進(jìn)的遞減法、遞增法、Doolittle-QR分解法和范數(shù)法。采用了IST SATURN信道模型，以提高系統(tǒng)信道容量為最終優(yōu)化目標(biāo)，仿真了天線數(shù)目增大后，使用上述天線選擇算法的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道容量變化，對(duì)比了各個(gè)算法在不同條件下的優(yōu)劣，以及它們對(duì)大規(guī)模MIMO性能影響，包括復(fù)雜度分析，信道容量與信噪比的關(guān)系，信道容量與相關(guān)系數(shù)的關(guān)系，信道容量與發(fā)射（接收）天線個(gè)數(shù)的關(guān)系，信道容量的累計(jì)概率