大规模mimo系统能效优化-研究

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1、西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位

2、论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要通过使用大规模天线阵完成数据传输，大规模多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput，MIMO）系统可以将波束能量集中到很小的空间区域，从而节省发射功率并降低

3、对非目标用户的干扰，因此可以实现比传统MIMO系统更高的能量效率，是重要的5G（5Generation，第五代移动通信系统）候选技术。随着全球变暖的不断加剧，能效优化成为科研和工程实现的一个重要的关注点，在大规模MIMO系统中，由于大量射频链路消耗的功率较大，使用所有天线完成数据传输会造成能效损失，另外，系统复杂化为能效进一步优化提供了空间，因此大规模MIMO的能效优化问题近年来得到了广泛的研究。本文重点关注考虑射频链路功耗的天线选择问题以及天线数、用户数和发射功率联合优化问题，本文的主要工作有：1.对低复杂度天线选择算法进行了研究。针对大规模M

4、IMO系统天线数目较多，天线选择复杂度较高的问题，首先介绍了一种以最小平均误差作为目标函数的上行天线选择算法，该算法可以转化为一个稀疏近似问题，并通过现有成熟的稀疏近似方法进行求解。基于稀疏近似的方法，提出了一种适用于大规模MIMO多用户系统的天线选择算法，该方法利用大规模天线阵所能获得的信号分集，以信道矩阵作为测量字典，通过稀疏近似方法求解低相关性的天线集。该方法考虑天线相关性，在大规模MIMO系统中性能优于不考虑天线选择的低复杂度天线选择算法，仿真结果表明，天线相关性越强，该算法的性能优势越明显。2.对迫零（ZeroForcing，ZF）预编

5、码方式下的天线数、用户数和发射功率联合能效优化进行了研究。通过对ZF预编码方式下遍历能效的分析，结合分式优化算法，给出了多用户场景下的天线数、发射功率和用户数的联合优化方法及其退化形式。在优化过程中，发射功率和天线数优化问题均可转化为一种可以快速求解的形式，且满足相互迭代的条件；用户数优化问题也可以通过二分法来求解；三者的联合优化也可根据由表达式得出的性质进行简化。仿真结果表明，该算法在相关和非相关信道下均可实现近似最优的能效。3.对最大比发射（MaximumRatioTransmission，MRT）预编码方式下的天线数、发射功率优化算法进行研

6、究。根据ZF预编码方式下的联合优化方法的思路，对MRT预编码方式下的遍历能效进行推导，给出了MRT预编码方式下应用该方法的相关证明及方法的具体形式。本文对多用户系统和单用户系统两种系统模型均进行了研究，对于单用户系统，考虑了信道状态信息（ChannelStateInformation，CSI）已知和未知两种场景。I西安电子科技大学硕士学位论文关键词：大规模MIMO，遍历能效，天线选择，发射功率，用户数论文类型：基础研究类ABSTRACTABSTRACTThroughtransmittingandreceivingdatawithlarge-sca

7、leantennaarray,large-scaleMIMO(multipleinputmultipleoutput)systemcanfocustheenergyofthebeamonasmallregionofspace,whichresultsinthereducedtransmittingandreceivingpowerandthereducedinterferencetotheotherusers,soitcanachievehigherenergyefficiencythantraditionalMIMOsystem,anditis

8、animportantcandidatetechnologyfor5G(5thGenerationsystemformobilecomm