基于Massive MIMO的矩陣求逆算法研究.pdf

1、智能手機業(yè)務的飛速發(fā)展，4G通信網(wǎng)絡的商用，很大程度上也改變了人們的通信方式，同時也對下一代無線通信系統(tǒng)的信道容量和傳輸速率提出了更高的要求。MIMO技術作為LTE系統(tǒng)中的關鍵技術，能夠在不增加頻率資源和發(fā)射功率的情況下，讓系統(tǒng)的信道容量成倍增加。隨著系統(tǒng)收發(fā)端天線數(shù)目的增多，給系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率和鏈路可靠性帶來了更大的自由度，所以Massive MIMO成為滿足下一代無線通信對頻譜效率和能量效率要求的不錯的選擇。
　　Massive

2、 MIMO系統(tǒng)帶來的這么多的優(yōu)勢都是以基站端（BS）明顯增加的計算復雜度為代價的，就復雜度和功率消耗而言，數(shù)據(jù)檢測和預編碼成為了是最棘手的問題。迫零(ZF)被認為是Massive MIMO系統(tǒng)預編碼和線性檢測一個潛在實用的算法，由于BS存在幾十甚至上百根天線，矩陣運算的維度大幅增加，而作為預編碼和線性檢測必不可少的一部分，矩陣求逆將會因為遭受非常大的矩陣運算規(guī)模而變得難以實現(xiàn)。所以簡化矩陣求逆的設計，降低復雜度對移動通信系統(tǒng)的發(fā)展具有重

3、要的意義。
　　矩陣求逆一般分為兩類，直接求逆和近似求逆。MIMO系統(tǒng)中直接求逆主要采用Cholesky分解、LU分解、QR分解，然后再求三角矩陣或者酉矩陣逆的方法。由于 Massive MIMO系統(tǒng)的多天線，矩陣求逆復雜度將會隨用戶數(shù)增加而呈數(shù)量級的增加。在這種情況下，適用于Massive MIMO系統(tǒng)的基于Neumann級數(shù)的近似矩陣求逆被提出，它在復雜度和性能上有個很好的折中，并且在硬件實現(xiàn)上很有優(yōu)勢。
　　針對以上問

4、題，本文主要研究了各種求逆算法的實現(xiàn)與復雜度對比。首先介紹了Massive MIMO系統(tǒng)與矩陣求逆的研究現(xiàn)狀，然后分析三種常規(guī)直接求逆算法。第三章對Massive MIMO系統(tǒng)中不同的收發(fā)天線配比對Neumann級數(shù)近似矩陣求逆性能的影響進行了研究，通過與直接求逆的誤碼率（BER）和信號干擾比（SIR）進行對比證明Neumann級數(shù)近似求逆可行性；除此之外，也研究了快速更新矩陣求逆的方法以及相應的復雜度，將基于Neumann級數(shù)近似求逆