大规模MIMO中导频污染问题研究

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伴随着移动互联网技术的蓬勃发展,人们对网络吞吐量、接入能力和高速率通信的需求也日益增加。传统通信技术无法满足未来通信的巨大需求,大规模MIMO(Multi-Input Multi-Output,MIMO)技术应运而生,该技术自从被提出就一直是通信行业的热点研究课题,已成为未来5G通信的关键技术之一。大规模MIMO系统基站端配备有大量的天线,可以同时服务于多个用户终端,得益于大量天线带来的增益。随着基站天线数目的增长,系统表现出了很多传统MIMO不具备的新性质,这些性质可以大幅地提升频谱效率和系统的信道容量,缓解信道噪声带来的影响,也增加大规模MIMO的实用性。但是由于在实际的蜂窝小区中导频资源有限,为了最大化系统容量,各个小区之间进行导频复用,在信道估计的时候,导频复用会引入导频污染,使得大规模MIMO技术的优势受到限制。为了克服导频污染对系统的影响,本文研究了大规模MIMO系统中导频污染抑制技术,提出了一种基于系统容量最大化的导频分配算法,并在此基础上,进一步研究用户发射功率控制技术,最后将两者相结合来充分抑制导频污染。本文主要针对以上几个方面进行研究,所包含的内容主要如下:1.论文在介绍大规模MIMO系统理论的基础上,通过对系统容量进行讨论分析,并重点讨论了系统中导频污染产生来源,通过仿真,验证了由于导频污染给系统带来的影响,引出了抑制导频污染的必要性。2.在介绍传统导频污染抑制方法的基础上,对现有几种导频污染抑制方法进行了讨论和分析。针对现有几种导频污染抑制方法的不足,通过分析多小区多用户大规模MIMO系统模型,提出了一种低复杂度的导频分配方法,该方法能够以较低的复杂度获得接近最优的系统性能。本文提出的导频分配方法,克服了现有几种方法的不足之处,通过仿真表明了所提出方法能有效地提升系统容量,降低导频污染带来的影响。3.论文通过对多小区多用户大规模MIMO系统模型分析,在进行导频分配的基础上进行了功率控制。对经过导频分配改善了通信质量但仍达不到正常通信的用户,进行适当地功率调整,对于达到正常通信的用户,需要尽可能小的功率保证其达到其目标信噪比。最后仿真实验也验证了在导频分配的基础上进行功率控制,能够提高系统性能,进一步降低导频污染带来的影响。
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