大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中多用戶傳輸技術研究.pdf

1、大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)系統(tǒng)的基站端配置有數(shù)量巨大的低功率天線，天線數(shù)目遠超過同時調度的單天線用戶終端的數(shù)量，基站和用戶之間通過時分雙工(TDD，Time Division Duplex)方式進行通信。與傳統(tǒng)的MIMO技術相比，大規(guī)模MIMO能夠獲得空前的頻譜利用率和能量效率提升。在大規(guī)模MIMO多小區(qū)系統(tǒng)中，隨著基站端天線數(shù)目的不斷增大，快衰落、熱噪聲及小區(qū)內用戶間的

2、干擾可以忽略不計，由不同小區(qū)中用戶的導頻復用帶來的小區(qū)間干擾（導頻污染）成為了限制系統(tǒng)性能的主要因素。本文研究大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的多用戶傳輸技術。
　　首先，本文研究大規(guī)模MIMO多小區(qū)多用戶TDD系統(tǒng)中的上行導頻污染問題，推導出當基站天線數(shù)趨向無窮大時，系統(tǒng)下行鏈路的等效信干噪比性能，由此得到一個僅與大尺度衰落因子有關的系統(tǒng)可達速率的漸近結果?；诖藵u近結果，以最大化系統(tǒng)可達和速率為目標，提出了三種低復雜度的導頻調度方案，即使

3、得小區(qū)間相互干擾較小的用戶采用相同的導頻，而相互干擾較大的用戶采用正交的導頻，從而減小導頻污染的影響，提升系統(tǒng)的整體性能。仿真結果表明，本文提出的三種導頻調度算法能夠在有效減小導頻污染的影響。
　　接著，本文研究空間相關性信道模型下大規(guī)模MIMO多小區(qū)系統(tǒng)中的導頻復用問題，從空間域的角度區(qū)分位于同一時頻資源塊上的用戶。利用統(tǒng)計的二階信道協(xié)方差信息，推導出了一種多小區(qū)多用戶系統(tǒng)的下行遍歷可達速率的表達式。進而，分析不同小區(qū)中的用戶復

4、用同一導頻訓練序列時，進行無速率損失的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺罈l件，并提出了一種基于信道空間正交性的貪婪的多小區(qū)導頻調度方案。仿真結果表明，滿足空間正交性條件的用戶，可以在完全消除導頻污染的情況下復用同一導頻序列。
　　最后，本文研究單小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的天線選擇技術。分析了一個簡單的單小區(qū)兩用戶系統(tǒng)中獨立同分布信道模型下的基站端天線選擇技術，給出了一個遞減和遞增的次優(yōu)天線選擇算法來驗證天線選擇的可行性和優(yōu)勢。在此基礎上，進一步研究在