大規(guī)模天線系統(tǒng)中基于數(shù)理統(tǒng)計方法的信道估計方法的研究.pdf

1、作為下一代通訊的關鍵技術之一，大規(guī)模天線（massive MIMO）技術如今越來越受到人們的重視。該系統(tǒng)中的每個基站配備著幾十根到上百根天線，這些天線在同一頻率上同時為多個用戶提供服務。這樣，在此系統(tǒng)中，空間分集能被充分地利用，從而頻譜效率得到極大的提升。并且，即使利用簡單的線性信號處理，例如迫零（ZF，Zero-Forcing）或者 MMSE（Minimum Mean Square Error），系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送速率和能量效率都可以得到

2、很大的提高。
　　但是，上面提到的大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)所具有的各種優(yōu)勢是基于基站可以精確地估計出系統(tǒng)的信道狀態(tài)信息（CSI）這一假設而得到的。一般來說 CSI對于系統(tǒng)是未知的。傳統(tǒng)的做法是利用基于訓練序列的方法來獲取 CSI。具體來說，就是每個用戶先發(fā)送預先設計好的且正交的導頻信號，然后基站借助接收到的信號來估計CSI。但是針對大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)來說，其服務的用戶數(shù)量非常多，為了保證正交性，需要很長的導頻序列，因而耗費了大量的時

3、頻資源。而且，在此系統(tǒng)中，為了滿足數(shù)據(jù)的高速率和大容量傳輸，會縮小小區(qū)的范圍，使得小區(qū)的分布更加密集，相鄰小區(qū)間的距離更加的接近。因此，當為了滿足高頻譜效率的要求使得相鄰小區(qū)分享相同的導頻序列時，會導致相鄰小區(qū)用戶的信號矢量干擾本小區(qū)用戶的信道估計，從而大大降低估計的準確性。而且這種小區(qū)間的干擾會一直存在，與天線數(shù)無關。這種現(xiàn)象稱為導頻污染（pilot contamination）。該問題已經(jīng)成為影響大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)性能的瓶頸。

4、r>　　近些年，疊加導頻（SP，Superimposed Pilot）技術已被用于大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)中。在SP技術中，由于沒有時頻資源用于訓練，從而增加了系統(tǒng)的傳送速率。在本文中，首先，我們對已有的SP技術作了改進。此項改進是基于嚴格MMSE的定義，從理論上作了嚴格的推導而得到的。因而它的估計性能要優(yōu)于已有的方法。其次，本文還基于MMSE解碼方法給出了新的解碼方法。最后，仿真結果表明，新提出的方法的解碼誤碼率要低于已有的SP方法。

5、r>　　在本論文中，我們又提出了一種結合SP方法和二階統(tǒng)計特性的新的信道估計方法。在該方法中，用戶先傳送數(shù)據(jù)符號和導頻信號疊加在一起的信號，基站接收到信號后，利用主成分分析法（PCA，Principle Component Analysis）對接收信號矩陣進行降維處理，利用奇異值分解相應的性質(zhì)得到信道估計剩下的步驟，再結合前面估計的信道及上述兩種性質(zhì)，得到一個新的信道估計。此外，基于MMSE解碼方法設計出一種新的解碼方法。仿真結果顯示新