大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下行預編碼傳輸方法研究.pdf

1、隨著人們對無線通信業(yè)務需求的增長，大規(guī)模多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)得到了學術(shù)界和工業(yè)界越來越廣泛的關(guān)注。大規(guī)模MIMO技術(shù)中基站側(cè)配備數(shù)量巨大的天線，并且在同一時頻資源上服務多個用戶，可以有效地提高系統(tǒng)頻譜效率以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。在非協(xié)作多用戶MIMO系統(tǒng)中，預編碼是下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)之一，本文針對大規(guī)模MIMO下行預編碼方法展開研究。
　　首先，對傳統(tǒng)的M

2、IMO預編碼方法進行了研究，并提出了一種基于信道格拉姆矩陣特征值分解(Eigenvalue Decomposition，EVD)的最小均方誤差(Minimum Mean Square Error，MMSE)預編碼方法。傳統(tǒng)MMSE預編碼的性能受限于多用戶信道之間的相關(guān)性，用戶信道之間的強相關(guān)性會嚴重影響預編碼方法的性能。對每一個用戶信道進行接收端解相關(guān)預處理，極大地降低多用戶信道之間的相關(guān)性，因而提出的方法能夠有效地提高預編碼的性能。仿

3、真結(jié)果表明，基于信道格拉姆矩陣特征值分解的MMSE預編碼較傳統(tǒng)預編碼具有更優(yōu)的和速率性能。
　　接著，針對大規(guī)模MIMO兩級預編碼，提出一種用戶調(diào)度與波束分配算法。在大規(guī)模MIMO頻分雙工系統(tǒng)中，由于信道估計與信道反饋的開銷與基站端天線數(shù)目成正比，在信道相關(guān)時間有限的情況下，準確地估計出完全的瞬時信道信息是非常困難的。利用波束域信道的稀疏特性，提出一種兩級預編方法:第一級預編碼根據(jù)統(tǒng)計信道信息進行用戶的調(diào)度與波束的分配;第二級預編

4、碼對瞬時等效信道信息進行正則化迫零(Regularized Zero Forcing，RZF)預編碼，從而進一步抑制用戶間數(shù)據(jù)干擾。仿真結(jié)果表明，基于最大化兩級預編碼和速率準則，提出的用戶調(diào)度與波束分配算法，不僅能夠極大地降低等效信道維度，減少信道估計與反饋的開銷，而且能在不損失系統(tǒng)性能的情況下保持合理的算法復雜度。
　　最后，針對毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)，提出了一種基站側(cè)與用戶側(cè)聯(lián)合用戶調(diào)度與射頻通道分配算法。在毫米波大規(guī)模MI

5、MO系統(tǒng)中，高頻段電磁波的短波長特性使得用戶端設備可以配備大量的天線。此外，基站與接收端之間的射頻通道數(shù)目非常少，因而射頻通道在基站側(cè)和用戶側(cè)均呈現(xiàn)出高稀疏特性。利用射頻通道的稀疏特性，進行基站側(cè)和用戶側(cè)的聯(lián)合射頻通道調(diào)度，既可以極大地壓縮信道維度，減少信道估計的開銷，同時也可以增大功率效率，提高系統(tǒng)通信性能。算法首先進行基站側(cè)的射頻通道選擇，以最大化和速率為準則，將和速率最大化問題轉(zhuǎn)化為等效的凸差函數(shù)規(guī)劃問題，利用凸優(yōu)化理論求解得到基