高速移動下的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)預編碼研究.pdf

1、中國的高速鐵路線總長和高速鐵路網(wǎng)的規(guī)模目前在全世界均排名第一，這意味著下一代高鐵無線通信面臨著更加嚴峻的考驗。目前中國鐵路通信使用的鐵路移動全球通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communications-Railway)體系已不能滿足高鐵用戶對高速移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的需求。作為5G及未來寬帶移動通信的核心技術(shù)，多入多出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)能在不增加額外系統(tǒng)

2、帶寬的情況下，通過在發(fā)射端和接收端利用多天線技術(shù)，在空間上提供分集增益與復用增益，從而實現(xiàn)大容量無線傳輸。
　　由于采用多天線技術(shù)，不同數(shù)據(jù)流間、子載波間與不同用戶間不可避免地存在干擾，這就需要在接收端使用更復雜的檢測方法來恢復原數(shù)據(jù)。而在實際中，檢測技術(shù)設計受到功耗與終端尺寸的限制，同時其高成本與高復雜度使得檢測技術(shù)的應用具有局限性。利用基站預編碼技術(shù)，可以解決上述問題，同時消除多用戶間的干擾，并簡化接收端檢測。
　　本文

3、針對高速移動場景下的預編碼技術(shù)展開研究，主要工作如下：
　　首先介紹了MIMO系統(tǒng)預編碼的技術(shù)原理和實現(xiàn)方式，并分析了高速移動信道的特性，基于此提出了一種高速場景下基于到達角(Direction of Arrival, DoA)的大規(guī)模MIMO波束成形設計。同時，為了保障高鐵在運行過程中獲得最佳的系統(tǒng)容量，提出了一種迭代的最優(yōu)多波束選擇方法。該方法能實時跟蹤高鐵不同的移動車廂終端(Mobile Carriage Terminals

4、, MCT)，能自適應選擇不同波束所需的發(fā)射天線數(shù)和自適應調(diào)節(jié)波束總數(shù)目，且不需要信道狀態(tài)信息(Channel State Information, CSI)，從而降低系統(tǒng)復雜度并節(jié)省開銷。仿真結(jié)果表明，所提的方法能有效地適應高速移動場景，提高系統(tǒng)容量。
　　在實際的高鐵通信系統(tǒng)中，列車運行的方向具有固定性，運行速度具有可預測性，因而在發(fā)射端可以通過反饋方式獲取不完美的CSI矩陣，可對CSI信息加以利用。為了增加高速移動場景下通信