分布式MIMO系統(tǒng)關鍵技術的研究.pdf

1、下一代移動通信系統(tǒng)要求大容量和高質量的數(shù)據(jù)傳輸。多輸入多輸出（MIMO）技術被認為是可實現(xiàn)未來高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P鍵技術之一，在第三代（3G）及第四代（4G）的移動通信系統(tǒng)中有著廣闊的應用前景。傳統(tǒng)的集中式MIMO系統(tǒng)的多根發(fā)射天線均集中于基站（BS）端，與集中式MIMO不同，分布式MIMO系統(tǒng)的多根發(fā)射天線分布于不同的地理位置，其各對收發(fā)鏈路之間更加獨立，具有大容量、低功耗、更好的覆蓋、對人體的低電磁損害等優(yōu)勢，被認為是未來無線通信系統(tǒng)的

2、備選方案之一。
　　 本論文正是針對分布式MIMO系統(tǒng)發(fā)送端的各項關鍵技術展開研究的。研究內(nèi)容涉及分布式MIMO系統(tǒng)的信道特征、多小區(qū)分布式MIMO系統(tǒng)的信道容量分析、天線選擇技術、功率分配技術及多用戶預編碼技術等多方面的內(nèi)容。論文的主要研究內(nèi)容及研究成果如下：
　　 針對分布式MIMO系統(tǒng)的信道特征，研究了天線端口配置多天線時天線之間的空間相關性，給出了Kronecker相關信道模型的建模方法。分析了分布式天線端口之間

3、的相關性，得到了天線端口之間的相關性與用戶到基站之間的距離成反比的結論。
　　 分析了多小區(qū)分布式MIMO系統(tǒng)的信道容量。首先考慮天線端口只有一根天線的的情況，推導了多小區(qū)各態(tài)歷經(jīng)信道容量的表達式，并與多小區(qū)蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)的信道容量進行了比較，仿真表明，分布式系統(tǒng)在大部分區(qū)域內(nèi)能獲得比蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)更多的信道容量。而且，選擇較少的發(fā)送天線會減小鄰小區(qū)間干擾，進一步提高信道容量。然后將這些結果擴展到天線端口配置多根天線的情況，得到了信道容

4、量表達式。
　　 在天線選擇方面，本論文首先推導了信道容量上限的閉式表達式，然后以信道容量為標準，提出了一種基于部分信道信息（CSI）的自適應天線選擇方法。該方法利用天線端口的大尺度衰落信息進行天線選擇，當用戶位置發(fā)生變化時，基站能夠根據(jù)用戶位置的變化自適應地選擇調(diào)整發(fā)送天線子集，獲得最大的信道容量。通過仿真，發(fā)現(xiàn)所提出的方法能夠比傳統(tǒng)的覆蓋式傳輸方法和選擇性傳輸方法獲得更大的信道容量。
　　 針對功率分配技術，本文提出

5、了一種基于部分CSI的低反饋量的功率分配方法。該方法基于天線端口的大尺度衰落信息及發(fā)送相關矩陣的秩信息進行功率分配。由于所需反饋的大尺度衰落信息和發(fā)送相關矩陣的秩信息在低速環(huán)境下變化緩慢，因此該方法可以設置較長的反饋周期來減小系統(tǒng)的反饋開銷。仿真結果證明，該方法與傳統(tǒng)的等功率分配方法相比能夠大幅度提高系統(tǒng)的容量性能，與需要實時反饋完整CSI的注水功率分配方法相比容量損失不大。
　　 在多用戶分布式MIMO系統(tǒng)中，研究了一種時變信