大規(guī)模MIMO無線通信系統(tǒng)統(tǒng)計信道信息獲取方法研究.pdf

1、隨著智能終端的迅速普及以及移動新業(yè)務需求的大量增長，大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)技術得到越來越廣泛的關注。大規(guī)模MIMO技術通過在基站側配置大規(guī)模天線陣列，能夠同時滿足多個用戶的通信需求，具有充分挖掘空間維度無線資源的潛力，從而大幅提升無線通信系統(tǒng)的頻譜效率和功率效率。本論文針對大規(guī)模MIMO無線通信系統(tǒng)統(tǒng)計信道信息獲取方法展開研究，著重研究基于近似消息傳遞（AMP，App

2、roximate Message Passing）算法的統(tǒng)計信道信息獲取方法。
　　首先，簡要概述因子圖和期望最大(EM，Expectation Maximization)算法。介紹因子圖的基本概念，把一個全局函數(shù)分解為若干個局部函數(shù)的乘積后，可以用因子圖來描述整個全局函數(shù)。闡述利用因子圖計算單個邊緣函數(shù)的具體方法以及計算所有邊緣函數(shù)的和積算法，引出基于因子圖的AMP算法。詳述利用EM算法估計含有隱變量概率模型參數(shù)的整個過程以及利

3、用EM算法估計序列的收斂性，并且在高斯混合(GM，Gaussian Mixture)模型中利用EM算法估計模型參數(shù)。
　　接著，研究窄帶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)統(tǒng)計信道信息獲取方法。給出大規(guī)模MIMO波束域信道模型以及AMP信道估計所需的統(tǒng)計信道信息。在統(tǒng)計信道信息獲取階段，將所有用戶到基站側同一個波束的信道建模為GM分布后，聯(lián)合利用AMP算法和EM算法估計信道參數(shù)，對多個樣本點做統(tǒng)計平均得到統(tǒng)計信道信息。提出改進的統(tǒng)計信道信息獲取方法

4、，通過利用上述方法獲取的統(tǒng)計信道信息進一步估計每個用戶信道的平均到達角和角度擴展，得到每個用戶的功率角度擴展(PAS，Power Azimuth Spread)分布，利用估計的PAS計算統(tǒng)計信道信息。仿真結果表明，AMP信道估計利用提出的方法獲取的統(tǒng)計信道信息能夠取得接近利用理想統(tǒng)計信道信息的性能，并且相對于未改進的方法，利用改進的方法獲取統(tǒng)計信道信息具有更好的性能。
　　最后，研究大規(guī)模MIMO OFDM系統(tǒng)統(tǒng)計信道信息獲取方法

5、。闡述大規(guī)模MIMO OFDM系統(tǒng)信道模型，分析大規(guī)模MIMO OFDM系統(tǒng)空間信道特征，給出大規(guī)模MIMO OFDM系統(tǒng)波束域信道模型，并通過用戶調度階段多用戶和速率表達式給出BDMA傳輸方案需要獲取的統(tǒng)計信道信息。提出利用上行探測信號獲取統(tǒng)計信道信息方法，利用ZC序列生成探測信號并給出探測信號的資源映射，聯(lián)合利用AMP算法和EM算法估計多徑信道參數(shù)，給出大規(guī)模MIMO OFDM系統(tǒng)統(tǒng)計信道信息獲取方法。仿真結果表明，利用提出的多徑信