隨機(jī)波束賦形在MIMO中的應(yīng)用研究.pdf

1、現(xiàn)在4G蜂窩技術(shù)已經(jīng)開始廣泛的部署在世界各地，而第五代（5G）移動無線通信技術(shù)成為了新興的研究領(lǐng)域。大規(guī)模MIMO的應(yīng)用成為5G技術(shù)的一個熱門領(lǐng)域，跟傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)相比，大規(guī)模MIMO可以在基站使用更多的天線，并且在終端共享更多的吞吐增益。但是由于基站數(shù)量巨大的低功率小天線的存在，需要反饋的信道狀態(tài)信息（CSI）量很大，預(yù)編碼算法的選擇將很大程度的影響系統(tǒng)性能。RBF作為一種需求CSI較少的預(yù)編碼方案在大規(guī)模MIMO中具有很大的潛力

2、。
　　在單蜂窩小區(qū)內(nèi)，隨機(jī)波束賦形（RBF）已經(jīng)得到廣泛的研究，本文首先通過建立模型分析了RBF具有較好的利用空分增益，服務(wù)大量用戶，對CSI反饋量的需求低，系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜度較低的優(yōu)點。之后本文通過仿真來比較不同發(fā)射波束數(shù)對RBF性能的影響，得到在不同信道環(huán)境下，基站合理選擇發(fā)射波束數(shù)可使系統(tǒng)性能得到很大提升。本文還提出多波束選擇（MBS）算法，其核心思想是通過合理分配功率來提高能量利用效率，最大限度提升系統(tǒng)性能。本文還給出了RB

3、F的推廣形式PU2RC與ZFBF之間的比較，在無法獲得完整CSI的多用戶MIMO場景中，PU2RC只需要反饋每個用戶的SINR和其對應(yīng)每個波束的索引值，實現(xiàn)復(fù)雜度低，并具有較好的性能，但是隨著用戶數(shù)減少，PU2RC的性能會急劇下降。
　　之后本文深入介紹了RBF算法在多蜂窩小區(qū)MIMO系統(tǒng)中的建模，基站采用RBF預(yù)編碼算法，接收機(jī)分別設(shè)置為最小均方誤差算法（MMSE）、迫零算法（ZF），和天線選擇算法（AS）的機(jī)制，通過設(shè)計這三種

4、不同的用戶接收機(jī)來降低小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間的干擾；最后通過仿真得到MMSE空分接收機(jī)性能最好，但是復(fù)雜度最高；ZF次之，實現(xiàn)起來也較容易；而AS的性能最差，也最容易實現(xiàn)，文中給出多種算法驗證該結(jié)論。
　　本文最后分析了大規(guī)模MIMO場景中預(yù)編碼的應(yīng)用，比較了迫零（ZF）預(yù)編碼算法和匹配濾波器（MF）預(yù)編碼算法在邊緣小區(qū)用戶和中心小區(qū)用戶可以達(dá)到的性能。在研究 RBF在大規(guī)模 MIMO中應(yīng)用時，通過 K-Means聚類算法和K-Medoi