论文部分内容阅读
随着移动互联网和大数据时代的到来,人们对获得信息的速度和质量提出了越来越高的要求。大规模MIMO多天线技术以其高频谱利用效率和能量利用效率的优势获得广泛关注。本文研究了大规模MIMO系统中的信道状态信息获取技术和下行链路预编码技术。首先,本文介绍了传统MIMO多天线技术和大规模MIMO多天线技术的基本原理。综述了传统MIMO系统和大规模MIMO系统中信道估计和下行链路预编码技术。其次,本文重点分析研究大规模MIMO系统的容量,推导了单用户大规模MIMO系统和多用户大规模MIMO系统的渐进可达速率表达式。本文讨论了无协作多小区大规模MIMO系统中存在的导频污染现象,并通过理论分析和计算机仿真证明无协作多小区大规模MIMO系统是干扰受限的系统。然后,本文研究了频分双工大规模MIMO系统下行链路信道状态信息获取技术,推导了不同估计准则下的最优训练序列结构。通过利用信道空间相关性降低信道训练序列的资源开销,本文提出了一种下行链路的训练序列设计方案,并推导了训练序列的最优结构和最优长度。计算机仿真结果表明本文提出的训练序列设计方案在信道估计准确性和系统可达速率之间取得折中。最后,本文研究了大规模MIMO系统下行链路中的线性预编码和非线性预编码技术。通过计算机仿真评估了线性预编码的用户可达速率、频谱效率和能量效率等性能指标。本文应用格基约减对矢量预编码进行了改进,提出了LR-ZF-VP和LR-MMSE-VP两种预编码方案。论文在对LR-ZF-VP算法进行修正的基础上,提出了一种LR-ZF-TVP预编码方案,在系统性能和运算复杂度之间取得了较好平衡。