大規(guī)模MIMO BDMA系統(tǒng)鏈路自適應(yīng)方法研究.pdf

1、隨著移動(dòng)通信設(shè)備的普及、多媒體數(shù)據(jù)流量業(yè)務(wù)需求的爆炸式增長(zhǎng)，面向2020年以后的5G移動(dòng)通信系統(tǒng)必須支持高達(dá)每秒數(shù)百兆甚至上千兆比特的數(shù)據(jù)傳輸速率，傳統(tǒng)MIMO技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)5G系統(tǒng)對(duì)頻譜效率和功率效率的更高要求。隨著無(wú)線通信技術(shù)的高速發(fā)展以及人們對(duì)更高系統(tǒng)容量、更優(yōu)傳輸質(zhì)量的期待，大規(guī)模多輸入多輸出(Massive MIMO)技術(shù)以其極具吸引力的特性受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。大規(guī)模MIMO無(wú)線傳輸技術(shù)，通過(guò)在基站側(cè)配置大規(guī)模陣

2、列天線，提供更多的空間自由度來(lái)服務(wù)更多的用戶(hù)，可以有效提高系統(tǒng)頻譜效率和鏈路可靠性。本論文針對(duì)基于波束域空分多址(BDMA)的大規(guī)模MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)，研究其波束域傳輸方法，在波束域信道模型的基礎(chǔ)上對(duì)鏈路自適應(yīng)方法展開(kāi)研究。
　　首先，研究大規(guī)模MIMO BDMA系統(tǒng)下行鏈路不同接收算法下的鏈路自適應(yīng)性能。利用大規(guī)模M1MO波束域信道的空間特性，以系統(tǒng)和速率最大化為準(zhǔn)則進(jìn)行空分多用戶(hù)調(diào)度，將多用戶(hù)M1MO鏈路分解為若干多個(gè)并行的

3、單用戶(hù)MIMO鏈路，每個(gè)用戶(hù)利用互不重疊的波束集合同時(shí)與基站進(jìn)行通信，多個(gè)用戶(hù)在波束域空分多址傳輸同時(shí)可以降低用戶(hù)間干擾。在此基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)誤碼字率(CWER)低于給定值同時(shí)最大化系統(tǒng)頻譜效率為目標(biāo)，研究信道質(zhì)量指示(CQI)反饋對(duì)鏈路自適應(yīng)性能的影響。針對(duì)單小區(qū)多用戶(hù)場(chǎng)景，推導(dǎo)了兩種不同的接收算法下每個(gè)資源粒子上的信干噪比表達(dá)式，利用等效信噪比選擇合適的CQI反饋，并提出了一種簡(jiǎn)單的改進(jìn)CQI選擇方法更新CQI參數(shù)。仿真結(jié)果表明，在大

4、規(guī)模MIMO BDMA系統(tǒng)中，采用鏈路自適應(yīng)方法可以保證系統(tǒng)誤碼字率不超過(guò)給定值，同時(shí)獲得較好的頻譜性能，而且通過(guò)改進(jìn)的CQI選擇方法更新CQI，能夠進(jìn)一步提高通信系統(tǒng)的頻譜效率。
　　然后，研究大規(guī)模MIMO BDMA系統(tǒng)基于互信息的鏈路自適應(yīng)方法。該自適應(yīng)方法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是以誤碼字率不超過(guò)給定閾值為前提，根據(jù)互信息動(dòng)態(tài)地選擇合適的調(diào)制與編碼方式(MCS)，充分利用無(wú)線信道的傳輸能力。在波束域信道模型的基礎(chǔ)上，考慮單小區(qū)多用戶(hù)大規(guī)

5、模MIMO無(wú)線通信系統(tǒng)下行鏈路，推導(dǎo)了無(wú)干擾MIMO鏈路的互信息計(jì)算表達(dá)式，研究互信息計(jì)算的下界公式降低互信息計(jì)算的復(fù)雜度，并將互信息計(jì)算擴(kuò)展到有用戶(hù)間干擾MIMO鏈路的情況。通過(guò)在接收端計(jì)算所有時(shí)頻資源上的平均互信息，與獲取的互信息閾值比較并選擇合適的CQI反饋回基站。從誤碼字率和頻譜效率兩個(gè)方面對(duì)提出的基于互信息的鏈路自適應(yīng)方法進(jìn)行評(píng)估，仿真結(jié)果表明，在大規(guī)模MIMO BDMA系統(tǒng)中，基于互信息的鏈路自適應(yīng)方法可以在保證誤碼字率不超