多用户大规模mimo系统频谱效率增强方法的研究

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1、多用户大规模MIMO系统频谱效率增强方法的研究单利群2016年01月中图分类号：TN929UDC分类号：621多用户大规模MIMO系统频谱效率增强方法的研究作者姓名单利群学院名称信息与电子学院指导教师周荣花答辩委员会主席卜祥元申请学位学术型硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年01月ResearchonCapacityImprovingMethodofMulti-userMassiveMIMOSystemCandidateName:LiqunShanSchoolorDepartm

2、ent:InformationandElectronicFacultyMentor:RonghuaZhouChair,ThesisCommittee:XiangyuanBuDegreeApplied:AcademicmasterMajor:CommunicationandInformationSystemsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefense:Jan,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得

3、的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要近年来，多天线通讯系统已经从理论研究阶段大规模应用到了当代无线蜂窝系统中。在如今的无线通信技术领域里，不管是在实际应用场景还是在理论研究分析中，小区间干扰都严重影响了通信系统的性能。有研究学者在2010年指出

4、，在基站端配置大规模天线阵列取代现在的多天线，且在时分多址模式下，通过利用上行链路与下行链路信道状态信息的互易性，采用上行导频序列辅助基站的方式进行信道估计，由此形成了MassiveMIMO通信系统。MassiveMIMO技术与传统的干扰协调技术不同，它通过大量增加基站天线数来减少热噪声和非相干的干扰对目标信号的影响，是一种从根本上挖掘利用空间无线资源，完成对干扰的抑制，从而获得更高的频谱效率和功率效率的方式。MassiveMIMO系统还可通过下行预编码技术将基站发射的下行信号能量集中在目标用户方向，从而提高系统

5、性能。前人研究表明，MassiveMIMO系统拥有可在相同频率资源上同时向更多移动用户提供服务、有效的减少小区间干扰以及可提高系统的数据传输速率和降低功率消耗等优点。然而，由于系统中多小区之间导频复用情况的存在，使MassiveMIMO系统中存在导频污染的问题，从而导致随着基站天数目的增加，系统性能不可能一直得到提高。另一方面，由于信道相干时间有限，系统受信道相干时间的限制，不能够同时服务更多的用户，进而使系统吞吐量受限。本文主要对MassiveMIMOTDD系统的频谱效率性能进行研究，并针对上述性能限制因素，研

6、究了基于导频调度的频谱效率增强方法，由前人的研究可知，MassiveMIMO系统的性能受导频污染影响的大小与导频序列的分配情况有关，令采用相同导频的用户间干扰很大的那些小区选用正交的导频序列，而采用相同导频用户间干扰较小的那些小区选用相同的导频，可有效地减少用户间的导频污染，从而达到增强系统性能的目的。此外，本文还提出一种基于用户分类的频谱效率增强方法，由于系统信道相干时间有限，可用于发送导频的时间长度受信道相干时间的限制，从而使小区可服务的最大用户终端数目受限，进而使小区容量受限。基于用户分类的频谱效率增强方法

7、通过将小区中的移动终端根据信道相干时间长短的不同进行分类，令所属为不同类别的终端占用不同长度的时隙以及不同的频谱资源进行信息传输，增加小区可服务的最大用户数，以达到小区信道容量增强的目的。北京理工大学硕士学位论文关键词：大规模MIMO；时分双工；下行预编码；导频污染；导频调度；信道相干时间；用户分类北京理工大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,multi-antennacommunicationsystemhasnotonlyappliedtotheoreticalstage,butalso

8、alreadyappliedtomodernwirelesscellularsystemsmassively.Today’swirelesscommunicationsystems,whetherinpracticeorintheory,theinter-cellinterferencehavebecomeabottleneck,thisbottleneckseverel