大规模MIMO系统预编码技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文大规模MIMO系统预编码技术研究硕士研究生：王海潮指导教师：张薇副教授学科、专业：信息与通信工程论文主审人：安澄全副教授哈尔滨工程大学2018年03月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文大规模MIMO系统预编码技术研究硕士研究生：王海潮指导教师：张薇副教授学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearch

2、onPrecodingTechniquesinLarge-scaleMIMOSystemsCandidate:WangHaichaoSupervisor:AssociateProf.ZhangWeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationsEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文

3、原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分

4、或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日大规模MIMO系统预编码技术研究摘要大规模MIMO技术作为第五代（5G）移动通信的关键技术之一，将会得到越来越广泛地应用。导频污染是大规模MIMO系统中影响系统容量提升的主要因素，是影响大规模MIMO技术走

5、向商用的主要瓶颈。预编码技术作为大规模MIMO系统中减轻导频污染非常有效的方法之一，同时可以降低接收机进行信号检测的复杂度。本文主要对系统预编码技术进行更深入研究，针对线性预编码存在的复杂度高的问题，研究基于迭代思想的预编码算法，确保在保证系统性能的条件下，降低预编码算法的实现复杂度，论文的主要工作如下：首先，论文对MIMO信道建模的基本流程作了简单介绍，重点分析了大规模MIMO信道的渐进正交性，并通过信道特性仿真进行说明；分析了天线空间相关性对信道容量的影响；基于最小二乘信道估计和最小均方误差信道估计，对导频污染的产生原因及影响作了简单分析，理论推导了导频污染对系统容量的影响。其次，

6、论文主要研究面向大规模MIMO的系统预编码技术。简单对线性预编码算法在大规模MIMO系统中的性能进行了分析，针对其因为矩阵求逆而复杂度过高的问题，本文研究了超松弛预编码算法，由于逐步超松弛（SOR）预编码算法对松弛因子比较敏感，本文提出了加权对称逐步超松弛（W-SSOR）预编码算法。仿真结果表明，所提算法不仅降低了系统对松弛因子的敏感度，而且收敛速度也有一定的提升。最后，为降低预编码算法的实现复杂度，本文对基于迭代思想的预编码算法进行了更深入的研究，针对已有的共轭梯度（CG）预编码算法收敛速度较慢的问题，论文提出了基于超松弛预处理的CG预编码算法，并对其迭代格式进行了改进。仿真结果表明

7、，所提算法不仅很好地控制了复杂度，收敛速度也有较大提升。关键词：大规模MIMO；导频污染；线性预编码；逐步超松弛迭代；共轭梯度预编码哈尔滨工程大学硕士学位论文大规模MIMO系统预编码技术研究ABSTRACTMassiveMultiInputMultipleOutput(MIMO)technology,asoneofthekeytechnologiesof5thgeneration(5G)mobilecommunication,willbeapp