大規(guī)模MIMO BDMA傳輸系統(tǒng)通道校正方法研究.pdf

1、大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)技術(shù)可以顯著提升系統(tǒng)的頻譜效率和功率效率，是下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。大規(guī)模MIMO波束分多址(BDMA，Beam Division Multiple Access)傳輸方法根據(jù)波束域信道的稀疏性，通過(guò)用戶調(diào)度為不同用戶分配不同的波束集合進(jìn)行傳輸，從而將多用戶MIMO鏈路分解為多個(gè)單用戶MIMO鏈路，降低了傳輸?shù)膹?fù)雜度。然而，對(duì)于實(shí)際通信

2、系統(tǒng)，完整的通信信道不僅包括空中的無(wú)線信道，也包括發(fā)射端和接收端的射頻電路。射頻電路引起的射頻增益失配會(huì)導(dǎo)致各通道間存在幅度和相位的不一致性，從而降低了BDMA傳輸?shù)男阅?。針?duì)這個(gè)問(wèn)題，本論文對(duì)大規(guī)模MIMO BDMA傳輸系統(tǒng)中通道校正方法進(jìn)行了研究。全文的主要工作如下:
　　首先，研究了收發(fā)端通道不一致性對(duì)波束域信道能量分布以及系統(tǒng)遍歷可達(dá)和速率上界的影響。分析表明，對(duì)于用戶側(cè)，幅相不一致性不會(huì)導(dǎo)致波束域信道能量發(fā)生擴(kuò)散，相位不

3、一致性不改變和速率上界且幅度不一致性對(duì)和速率上界的影響很小。對(duì)于基站側(cè)，幅相不一致性會(huì)導(dǎo)致波束域信道能量的擴(kuò)散以及和速率上界的降低。在通常的幅相誤差范圍下，基站側(cè)相位不一致性是造成BDMA傳輸性能下降的主要原因。
　　接著，提出了基于最小化波束域信道稀疏度準(zhǔn)則的基站側(cè)接收通道相位不一致性校正方法。根據(jù)BDMA傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，通道校正中不需要得到精確的射頻增益，校正準(zhǔn)則可以變化為最小化波束域信道的稀疏度。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了信道稀疏度與對(duì)

4、應(yīng)向量l1范數(shù)的關(guān)系，通過(guò)信道估計(jì)得到的上行信道信息，將最小化信道稀疏度的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為了一個(gè)最小化信道向量l1范數(shù)的問(wèn)題，并給出了該問(wèn)題的求解方法。仿真結(jié)果表明，提出的相位校正方法可以減小上行波束域信道的能量擴(kuò)散，提升BDMA上行傳輸?shù)暮退俾市阅堋?br>　　然后，提出了基于互易性校正的基站側(cè)發(fā)射通道相位不一致性校正方法，基站側(cè)發(fā)射通道的相位校正矩陣通過(guò)互易性校正矩陣與基站側(cè)接收通道相位校正矩陣的乘積得到。利用大規(guī)模天線陣列中陣元之間的互

5、耦特性，提出了一種分組校正算法得到互易性校正矩陣。先根據(jù)天線陣列形式和互耦強(qiáng)度將陣元分組，分別計(jì)算每組的互易性校正參數(shù)，再連接各組的校正參數(shù)得到最終的互易性校正矩陣。仿真結(jié)果表明，通過(guò)選擇合適的分組大小，提出的互易性校正方法能達(dá)到較高的校正精度?；緜?cè)發(fā)射通道經(jīng)過(guò)校正后，BDMA下行傳輸?shù)暮退俾市阅艿玫搅孙@著的提升。
　　最后，提出了基于信道估計(jì)的硬件校正方法。在基站側(cè)配置校正電路，控制信號(hào)使校正系統(tǒng)工作于三種不同的模式。校正系統(tǒng)