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导频污染下Massive MIMO系统的信道估计和性能分析研究

导频污染下Massive MIMO系统的信道估计和性能分析研究

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作者：朱亚松南京邮电大学

学位级别：硕士

随着5G通信技术的发展,大规模MIMO系统因其高信息速率和对信道衰落影响的有效抑制受到广泛的关注和研究。大规模MIMO系统在基站端配备了大量的天线与用户进行通信,提高了空间复用能力,为了更加高效的进行数据传输,基站端需要获取用户与... 详细信息

随着5G通信技术的发展,大规模MIMO系统因其高信息速率和对信道衰落影响的有效抑制受到广泛的关注和研究。大规模MIMO系统在基站端配备了大量的天线与用户进行通信,提高了空间复用能力,为了更加高效的进行数据传输,基站端需要获取用户与基站之间的信道状态信息,然而由于用户数的不断增加和信道相干时间的有限性,在不同小区之间必然存在用户的导频复用现象,即产生了用户之间的导频污染。导频污染影响了信道估计的质量,成为了制约系统性能进一步提升的瓶颈问题。本论文以大规模MIMO系统的上行链路传统传输模式作为切入点,对传统传输过程作了介绍。导频传输阶段,用户利用导频序列进行导频信号传输,通过接收到的导频信号,基站端利用最小二乘或最小均方误差技术对信道状态信息进行估计。数据传输阶段,基站端根据获取得到的信道估计,对用户发送的数据信号进行检测,获取用户发送的数据信号。由于导频污染及噪声的影响,信道估计总是存在误差,因此,信道估计的质量将影响数据信号的接收质量,从而进一步影响系统性能。为了提高信道估计的质量,本论文针对导频信号发送阶段,对用户采用的导频信号与导频功率进行了重新分配。通过将用户进行排序的方式对导频序列重新分配,减轻了不同小区用户之间的导频污染对信道估计的负面影响;并在目标小区内导频总功率一定的情况下,对小区内用户导频功率进行了分组分配。本论文将上述导频排序功率分配方式、导频功率分配以及均等导频功率分配三者进行了比较,研究了三种分配方式对信道估计影响的差异性。导频功率与数据功率是影响系统性能提升的重要因素,在用户可利用的导频功率与数据功率和一定的情况下,目标小区内合理的导频数据功率比设计,将会成为系统性能提升的重要因素;为了对目标小区内用户的导频数据功率比进行合理设计,本文提出了用户联合优化算法对该比值进行合理设计,并在不同导频污染程度的情况下,将该设计方式与小区内用户采用相同导频数据功率比进行比较,进一步寻求小区内用户之间最优的导频数据功率比搭配,以此提升系统性能。目前常规传输模式下,导频传输与数据传输在上行链路传输阶段是分开传输的;本文以常规传输模式为基础,对叠加导频传输模式进行了分析,研究了在该传输模式下的信道估计与系统频谱效率,并与传统传输模式进行了比较。

关键词：大规模MIMO 导频污染导频排序功率分配导频数据功率比叠加导频传输

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