大规模MIMO通信系统中峰均功率比的研究

摘要

目前，多输入多输出（Multi-Input Multi-Output，MIMO）技术已成为LTE/LTE-Advanced中的核心技术之一，它能够显著提升无线通信系统的数据传输速率、可靠性、抗干扰、能量效率等方面性能。同时，当天线数量逐渐增大时，无线通信系统的性能也会逐渐增强，为了进一步提升无线通信系统的性能，学术界提出了大规模MIMO技术（Massive MIMO）。相比于普通的MIMO通信系统，大规模MIMO通信系统拥有更多的天线，能够提供更好的通信性能，且系统实现复杂度大大降低。因此，大规模MIMO技术有希望成为下一代5G移动通信系统的核心技术之一。
　　在大规模MIMO通信系统中，预编码会引起大规模MIMO通信系统的各天线之间功率发生较大的动态波动，从而引起较高的峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）。由于无线通信系统中需要使用高功率方法器进行功率放大，且功率放大器的线性放大区域有限，因此，当PAPR高的信号通过高功率放大器时，会引起比较大的非线性失真，从而影响系统的误码率性能。大规模MIMO无线通信系统的高PAPR特性是阻碍其走向实用的一个重要瓶颈。
　　本文针对大规模MIMO通信系统PAPR较高的问题，进行了详细的讨论与研究，并仿真实现了预编码方法用于降低大规模MIMO通信系统的峰均功率比。本文首先详细介绍大规模MIMO通信系统的基本原理，并介绍了大规模MIMO通信系统中的一些具体技术。然后，本文详细分析了大规模MIMO通信系统的峰均功率比，并介绍了一些降低大规模MIMO通信系统峰均功率比的方法。最后，本文研究了一种预编码方法用于降低大规模MIMO通信系统的峰均功率比，该方法的基本原理为：大规模MIMO通信系统存在无穷中预编码方法，我们可以寻找一种PAPR最低的预编码方法用于降低大规模MIMO通信系统的PAPR。同时，为了研究预编码方法降低大规模MIMO通信系统PAPR的性能，我们使用Matlab进行了仿真与分析。

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1. 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.3 本文工作安排

2. 大规模MIMO通信系统

2.1 传统MIMO通信系统

2.2 大规模MIMO通信系统

3. 大规模MIMO中峰均功率比的研究

3.1 峰均功率比定义及统计特性

3.2 大规模MIMO通信系统中峰均功率比性质

3.3 基于OFDM的大规模MIMO通信系统中峰均功率比

3.4 大规模MIMO通信系统中降低峰均功率比方法

4. 预编码降低大规模MIMO通信系统中峰均功率比

4.1 预编码介绍

4.2 预编码降低大规模MIMO信号的峰均功率比

4.3 性能仿真

4.4 本章小结

5. 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间参与的科研项目与研究成果