面向5G的大規(guī)模MIMO無線傳輸技術(shù)研究.pdf

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3、或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京郵電大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。一與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的法說明并表示了謝意。本人學(xué)位論文及涉及相關(guān)資料若有不實，愿意承擔(dān)切相關(guān)的律責(zé)任。研究生簽名：—日期：南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授送權(quán)聲明本人授權(quán)南京郵電大學(xué)可Ｗ保留并向國家有關(guān)部口或化構(gòu)交論入文的復(fù)印件和電子文可檔；允許論文被查閱和借閱：可１＾將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索紙質(zhì)；Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、

4、匯編本學(xué)位論文。本文電子文檔的內(nèi)容和一理論文的內(nèi)容相致。論文的公布（包括刊登）授權(quán)南京郵電大學(xué)研究生院辦。涉密學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書。？心研究生簽名：豕弁ｊ導(dǎo)師簽名：期：孫畔１ResearchonMassiveMIMOTechnologyfor5GWirelessCommunicationsDissertationSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofDOCTOROFPHILOSOPHYB

5、yZHANGQiSupervisor:Prof.ZHUHongboOctober2015摘要隨著人們對高速率、高質(zhì)量無線通信需求的飛速增長，預(yù)計2020年通信需求量將達(dá)到目前的1000倍。因此，可大幅提升系統(tǒng)容量及頻譜和能量效率的第五代移動通信技術(shù)（5G）應(yīng)運而生，并迅速引起了人們的廣泛關(guān)注，而大規(guī)模MIMO正是其中最主要的技術(shù)手段之一。本論文針對實際應(yīng)用場景，關(guān)注了更具一般性的萊斯信道，分析了大規(guī)模MIMO相對于傳統(tǒng)MIMO的容量提升程度，給出了其發(fā)送功率縮減特性及導(dǎo)頻污染消除方法等創(chuàng)新性結(jié)論。同時，也提出了一種

6、適用于多小區(qū)的低復(fù)雜度功率控制機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上分析了大規(guī)模MIMO功率控制方案的多種適用情形，具體工作如下：首先，研究了萊斯信道下大規(guī)模MIMO的發(fā)送功率縮減特性。不同于以往大規(guī)模MIMO研究，本文考慮了包含視距分量的更具普遍性的萊斯信道。在單小區(qū)多用戶MIMO系統(tǒng)中，分別在基站獲知理想和非理想信道狀態(tài)信息前提下，利用最大比合并和迫零接收機(jī)，分析了系統(tǒng)的上行可達(dá)速率，并得到了萊斯信道下的功率縮減特性：若基站可獲知理想信道狀態(tài)信息，當(dāng)基站天線數(shù)（M）趨向于無窮大時，不論在哪一種接收機(jī)下，每用戶的發(fā)送功率均可減小到原

7、來的1/M，且保證系統(tǒng)性能不衰減；若基站只可獲知非理想信道狀態(tài)信息，用戶可縮減的功率比例是與信道狀態(tài)相關(guān)的，即：若信道包含視距分量，則每用戶的發(fā)送功率仍可減小到原來的1/M，若信道中無視距分量，即瑞利信道，則每用戶的發(fā)送功率只能減小到原來的1/M。其次，研究了萊斯信道下多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的頻譜性能，給出了導(dǎo)頻污染消除方法。在萊斯信道下的多小區(qū)多用戶MIMO系統(tǒng)中，分別在基站獲知理想和非理想信道狀態(tài)信息的條件下，探索了加入視距分量對系統(tǒng)性能的影響。理論研究表明，小區(qū)性能可隨視距分量比例的提升而提升。特別是在基站

8、獲知非理想信道狀態(tài)信息時，視距分量比例或基站天線數(shù)增加至一定程度后，小區(qū)速率都會在導(dǎo)頻污染影響下趨向于某個固定值。但若兩者同時增大，小區(qū)速率可無限提升。這表明當(dāng)基站天線數(shù)和視距分量比例都加大時，小區(qū)中的所有干擾和噪聲都被消除，導(dǎo)頻污染隨之消失。本文也同時研究了多小區(qū)環(huán)境下的用戶功率縮減特性，其結(jié)論與單小區(qū)場景保持一致。最后，研究了多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下的