大規(guī)模多用戶分布式天線系統(tǒng)的導(dǎo)頻復(fù)用技術(shù)研究.pdf

1、第五代移動通信系統(tǒng)(5G，5th Generation Mobile Communication Systems)盼提出，向人們展示了一個速率更快、覆蓋更廣、鏈路更穩(wěn)定的通信世界，因此，其對頻譜效率和能量效率提出了更高的要求。大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù)(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)是實現(xiàn)5G的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過增加天線數(shù)，可以大大提高空間分辨率，提高信道容量。大規(guī)模分布式天線系統(tǒng)(DAS，Dist

2、ributed Antenna System)是大規(guī)模MIMO的一種天線部署方式。通過將天線分散部署在小區(qū)中，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量。然而，由于DAS中用戶數(shù)的巨大和正交導(dǎo)頻數(shù)的有限之間的矛盾，導(dǎo)頻污染成為了制約系統(tǒng)容量的關(guān)鍵因素。本文研究課題之一便是研究了導(dǎo)頻污染下大規(guī)模DAS的頻譜效率。此外，本文研究的另外一個課題便是大規(guī)模DAS中的低復(fù)雜度導(dǎo)頻分配方案。
　　首先，本文介紹了研究背景，回顧了大規(guī)模MIMO技術(shù)的發(fā)展歷程，分析

3、了大規(guī)模DAS的特點和優(yōu)勢以及存在的問題，從而，引出了本論文的研究內(nèi)容。
　　本論文介紹了單小區(qū)大規(guī)模DAS的系統(tǒng)模型。基于該模型，論文推導(dǎo)了系統(tǒng)在理想信道狀態(tài)(CSI，Channel State Information)的系統(tǒng)容量。通過仿真，對比了在沒有導(dǎo)頻污染和導(dǎo)頻污染最嚴(yán)重的情況下系統(tǒng)和速率。仿真結(jié)果的巨大差距表明大規(guī)模DAS是一個干擾受限系統(tǒng)，導(dǎo)頻污染對系統(tǒng)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過噪聲對系統(tǒng)的影響。因此，降低導(dǎo)頻污染對于提高大規(guī)模D

4、AS系統(tǒng)容量至關(guān)重要。
　　論文隨后將重點放在了導(dǎo)頻污染下的大規(guī)模DAS。首先對系統(tǒng)進(jìn)行了信道估計，隨后推導(dǎo)了系統(tǒng)的容量的下界。緊接著通過大數(shù)定理，推導(dǎo)了系統(tǒng)在RAU數(shù)目趨近于無窮時的系統(tǒng)和容量的漸近性能。最后，還通過Hadamard不等式對公式計算進(jìn)行簡化，求得了系統(tǒng)和容量的上界。隨后，論文對仿真方法和參數(shù)進(jìn)行了介紹，采用最簡單的隨機導(dǎo)頻分配算法進(jìn)行理論仿真驗證。仿真結(jié)果表明本文所推導(dǎo)的大規(guī)模DAS的容量漸近值及其上界下界都十分

5、精確。
　　最后本文對大規(guī)模DAS的導(dǎo)頻分配算法進(jìn)行了研究?；谙嗑嘣竭h(yuǎn)的用戶之間的導(dǎo)頻污染越小這個基本觀點，再結(jié)合圖論的著色理論，將導(dǎo)頻分配問題抽象成圖的著色問題。(1)首先提出了稀疏化導(dǎo)頻分配算法，通過設(shè)定閾值定性地將導(dǎo)頻污染矩陣稀疏化，再進(jìn)行著色分配。(2)隨后，針對稀疏化導(dǎo)頻分配算法的閾值不確定問題，提出了最小化最大干擾導(dǎo)頻分配算法，將導(dǎo)頻污染大小量化，將用戶受到的最大干擾最小化來減小導(dǎo)頻污染。(3)最后，提出了理論上最優(yōu)