大規(guī)模天線系統(tǒng)中半盲解碼方法的研究.pdf

1、作為下一代5G通訊的關(guān)鍵技術(shù)之一，大規(guī)模天線（massive MIMO）技術(shù)如今越來(lái)越受到人們的重視。massive MIMO系統(tǒng)與傳統(tǒng)天線系統(tǒng)的區(qū)別在于，massive MIMO系統(tǒng)中基站側(cè)配備的天線數(shù)龐大，這些天線在同一頻率上同時(shí)為小區(qū)內(nèi)多個(gè)用戶移動(dòng)提供通信服務(wù)。
　　在信號(hào)傳輸過(guò)程中，如果信號(hào)接收方掌握信道狀態(tài)信息（CSI，Channel State Information），則系統(tǒng)將提供較高的傳輸與能耗效率，且系統(tǒng)的信號(hào)處

2、理過(guò)程簡(jiǎn)單。但是如果CSI信息未知，系統(tǒng)的性能將受到較大的影響。當(dāng)CSI未知時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)訓(xùn)練來(lái)獲取CSI的估計(jì)值。具體來(lái)說(shuō)，就是用戶先發(fā)送預(yù)先設(shè)計(jì)好的導(dǎo)頻信號(hào)（pilot signals），然后基站借助接收到的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)估計(jì)CSI，CSI估計(jì)的準(zhǔn)確度直接影響后續(xù)解碼性能。為了保證CSI估計(jì)的準(zhǔn)確性，不同用戶發(fā)送的導(dǎo)頻序列應(yīng)該相互正交。但是，在同一頻譜上不同的用戶同時(shí)發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)，要滿足導(dǎo)頻的正交性條件將會(huì)占用相當(dāng)多的系統(tǒng)資源。而且，在

3、massive MIMO系統(tǒng)，為了滿足數(shù)據(jù)的高速率和大容量傳輸，會(huì)縮小小區(qū)的范圍，使得小區(qū)分布更密集，相鄰小區(qū)間的距離也就更近。但是這也帶來(lái)了問(wèn)題，小區(qū)間的干擾就無(wú)法避免，即在同一時(shí)間同一頻段上，不同小區(qū)的用戶可能發(fā)送相同的導(dǎo)頻信號(hào)。由于不同小區(qū)用戶的導(dǎo)頻相同，接收方無(wú)法判斷是否是本小區(qū)的用戶發(fā)送的導(dǎo)頻，如果把其他小區(qū)用戶的導(dǎo)頻當(dāng)作本小區(qū)用戶的導(dǎo)頻，則估計(jì)得到的CSI并不是本小區(qū)用戶到基站的CSI，這將給后續(xù)的解碼帶來(lái)嚴(yán)重的錯(cuò)誤。上述現(xiàn)

4、象稱為導(dǎo)頻污染（pilot contamination），它來(lái)源于其他小區(qū)發(fā)送的訓(xùn)練序列的所污染的CSI估計(jì)。如果所有小區(qū)都采用正交的導(dǎo)頻，不會(huì)存在導(dǎo)頻污染，但是導(dǎo)頻信號(hào)的長(zhǎng)度會(huì)很大，不符合實(shí)際的傳輸要求。
　　本論文將提出一種新的解碼方法，即用在massive MIMO系統(tǒng)中的半盲解碼方法，用來(lái)緩解massive MIMO系統(tǒng)中導(dǎo)頻污染的影響。在新提出的方法中，用主成分分析法（PCA，Principle Component An

5、alysis）對(duì)接收信號(hào)矩陣進(jìn)行降維處理、復(fù)數(shù)獨(dú)立成分分析法（ICA，Independent Component Analysis）進(jìn)行獨(dú)立成分的提取以及估計(jì)信道、MMSE（Mean Minimal Square Error）解碼解出用戶的發(fā)送信號(hào)，和少量導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)克服ICA中存在的不確定性。最后，提出用基于Fourier變換的酉空時(shí)碼（unitary space-time code）來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化導(dǎo)頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)更好的解碼性能。