大规模MIMO系统中上行信道检测方法的改进与应用.pdf

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1、１０２％：单位代码：密级考皮《您硕女１会戈曝论文题目：大规模ＭＩＭＯ系统中上行信道檢测方法的改进与应用学号１２１２０１２３３５姓名Ｍ＆导师来荣方＇．．．．－．／＞专业学位类别工提硕±．。类型全日制１专业（领域）串．子与通信工程—论文提交日期二０五年Ｈ月－南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位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。，论文中不包含其他人已经发表或撰写过尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外它教

2、育机构的学位或证书而使用过的材料。的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其。与我一同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意一。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任一廊１．中５；研巧生签名：我每Ｌ日期—南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可レッ保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可１＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质１＾１采用影印、缩印或扫描等复制手段保存

3、一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研巧生院办理。论文的内容相。涉密学位论文在解密后适用本授权书、研巧生签名；旅导师签名日期；鹏．个这一我＿ImprovedUplinkChannelDetectionMethodandApplicationinLargeScaleMIMOSystemThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByMinDaiSupervisor:Prof.RongfangSong

4、March2015摘要随着频谱资源日趋紧张，为满足人们对高速数据传输速率的需求，在发送和接收端均采用多根天线的MIMO技术因其可以取得很高的频段利用率，已经被广泛用于无线通信系统中，成为未来无线通信中极具前景的技术。MIMO技术的引入对无线通信系统中接收机处理复杂信号，尤其是MIMO信号检测器的设计与实现提出了很大的挑战，它要求检测器复杂度低、功耗和硬件开销小，能够实现高速高质量的信号检测。MIMO系统的信道检测方法有球形解码、V-BLAST算法、网格归约算法、最大似然检测等。最大似然检测算法虽具有最佳的检测性能，但其复杂度非常高，很难在现实中应用。因此，降低

5、检测的复杂度并提高检测性能，一直是通信领域研究的热点问题。本文设计了一种基于马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法的低复杂度算法，用于大规模MIMO系统的上行信号检测和信道估计。大规模MIMO系统是指基站（BS）有几十到几百个天线，上行链路也有相似的用户数量。基站接收机采用随机采样的方法来检测，这使得每次迭代都会在Gibbs采样和随机采样之间做一个概率选择。本文设计的检测算法可以减轻在高信噪比条件下传统MCMC算法遇到的陷入问题，并且在大规模MIMO系统中实现了接近最优性能。本文的创新在于设计随机MCMC（R-MCMC）方法以实现接近最佳性能的低复杂度检测算法。通

6、过仿真可以验证，在有大量基站天线和用户（例如64/128/256基站天线）情况下，算法接近最优检测性能。此外，本文还设计了基于MCMC的信道估计算法，在导频相位通过R-MCMC检测数据过程的迭代获得信道的初始估计。在时分双工（TDD）系统中，因为传输信道具有可逆性，这些信道估计值可用于下行链路多用户MIMO的预编码。可以证明，本文设计的接收机能实现接近最优的性能，当信道信息已知时甚至能够达到最优性能。本文的主要研究内容总结如下：1.分析了MIMO的信道特性和信道容量。同时，讨论了ML，ZF，MMSE等一系列检测方法，并分析了它们的复杂度。2.设计了R-MCMC

7、算法和基于MCMC的信道估计算法。在天线数多达数百时，算法能够获得接近球形解码器的性能。同时给出了仿真结果，进行性能对比。3.结合高铁信道模型分析了R-MCMC检测/估计算法在此场景下的应用。通过仿真比较得出，R-MCMC算法在较低的复杂度时能取得较好的性能。关键词:大规模MIMO，MCMC，低复杂度，检测算法，信道估计IAbstractWiththespectrumresourcesbecomeincreasinglytense,tosatisfytheneedofhigh-speeddatatransferrates,thetransmitterandre

8、ceiverwithmultiple-