用户具有多天线的大规模天线系统的研究

摘要

无线通信技术已步入一个快速发展的阶段，人们对无线传输速率和质量的要求越来越高。大规模MIMO传输技术以其较高的频谱效率和功率效率成为下一代无线通信系统的关键技术之一。大规模 MIMO技术通过在通信系统的发送端或/和接收端设置多根天线，允许多个天线同时发送或接收多个空间数据流，成为一种可用于提高性能或容量的资源，实现多个空间数据链路共享时间和频段的传输技术。
　　由于大规模多输入多输出（MIMO）系统能够极大地增加系统容量和提高无线链路的质量方面的优点，其受到越来越多的关注。在以往的大规模MIMO系统研究中，往往是针对单天线用户的大规模MIMO系统进行研究。另一方面，随着技术的不断发展，在用户端装有多根天线也成为可能。本文对用户具有两根天线的大规模MIMO系统进行了分析研究。
　　针对多小区的大规模 MIMO上行系统，每个小区装备有 M根天线的基站和同频同时段服务于K个用户。在假设每个用户端装备有两根天线的前提下，首先为了极大化线性解码的好处如ZF、MMSE解码，一个空时码的设计准则被给出；其次，本论文推导出系统在分别采用ZF、MMSE解码方法和所设计空时码的条件下用户可达上行速率的下限。并和已有单天线用户的大规模 MIMO系统可达上行速率进行仿真比较，仿真结果表明双天线用户的大规模MIMO系统在同等条件下其可达上行速率几乎优于单天线用户的大规模MIMO系统的两倍。最后，在接收功率受限情况下，推导出当基站天线数M→∞时，用户可达上行速率的近似值。
　　最后，对于单小区上行系统，本论文还推导了其在分别使用ZF和MMSE解码方法下的成对错误概率（PEP）公式，得出其成对错误概率的上下界以及近似估计的解析式。仿真结果验证了所推导出结论的正确性。最后在同样比特传输速率情况下，对单天线用户系统和双天线用户系统的误比特率做仿真比较，仿真结果表明双天线用户的误比特率要远远低于单天线用户的误比特率。

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2课题研究背景和意义

1.3主要研究成果

1.4论文的章节安排

第2章 大规模多天线系统的线性解码方法

2.1引言

2.2 多天线系统的信道模型

2.3极大似然（ML）解码

2.4 MIMO典型线性解码方法

2.5 本章小结

第3章 大规模天线系统用户可达上行速率分析

3.1引言

3.2系统模型

3.3用户可达上行速率

3.4仿真结果

3.5本章小结

3.6附录

第4章 双天线用户的大规模天线系统性能分析

4.1引言

4.2系统模型

4.3用户具有双天线的ZF解码方法及其性能分析

4.4用户具有双天线的MMSE解码方法及其性能分析

4.5仿真结果

4.6本章小结

4.7附录

第5章 总结与展望

5.1全文工作总结

5.2研究工作展望

致谢

参考文献

附录作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目