大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)上行鏈路接收技術研究.pdf

1、大規(guī)模MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)技術能夠提高數(shù)據(jù)傳輸速率、增強系統(tǒng)可靠性、降低能耗，從而成為下一代移動通信關注的重點技術之一。分布式天線技術能夠提高頻譜效率，減少盲區(qū)，尤其是應用在室內(nèi)或者室外的熱點覆蓋，是一種非常有前景的技術。當大量RAUs(Remote Access Unit)部署在分布式系統(tǒng)中時，大規(guī)模MIMO技術可以得到完美應用。在大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)中，基站側(cè)配置上百根甚至更

2、多天線，并同時服務多個用戶，從而導致基站側(cè)接收機復雜度急劇增加。低復雜度接收機設計成為關鍵問題之一。本文在大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)中，主要研究了基于諾依曼級數(shù)近似的檢測方法，上行鏈路接收機中的信道稀疏化技術，面向5G試驗系統(tǒng)的上行鏈路接收技術三方面內(nèi)容。
　　首先，本文分析了大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)模型，并介紹了路徑損耗、陰影衰落和多徑衰落等無線信道的衰落特性。然后建立了大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)信道模型。另外，本文推導了大規(guī)模分布

3、式MIMO系統(tǒng)上行鏈路和容量公式，并介紹了典型的線性檢測算法。
　　其次，本文研究了基于諾依曼級數(shù)近似的檢測方法。本文研究了MMSE-NSA (Minimum Mean Square Error-Neumann Series Approximation)算法，分析了MMSE-NSA算法的收斂性、復雜度、誤差等相關內(nèi)容。仿真結果表明，在基站側(cè)天線數(shù)與用戶數(shù)之比比較大的情況下，MMSE-NSA算法可以在計算復雜度為O(K2)的情況下逼

4、近MMSE算法的性能。針對相關信道下MMSE-NSA算法收斂速度變慢問題，提出了MMSE-TNSA (MMSE-Triangle NSA)算法。該方法通過引入更多的非對角線元素來提高MMSE-NSA算法的收斂速度和穩(wěn)定性。
　　然后，本文研究了上行鏈路接收機中的信道稀疏化技術。本文考慮在上行鏈路接收機中利用稀疏化規(guī)則對信道矩陣進行稀疏化，從而獲得大規(guī)模稀疏信道矩陣。接著利用PARDISO (Parallel Direct Spar

5、se Solver)解算器對大規(guī)模稀疏矩陣進行求逆運算。仿真結果表明，在大規(guī)模分布式MIMO系統(tǒng)中，可以通過少許的性能損失來大幅度稀疏化信道矩陣;在多核情況下，采用英特爾數(shù)學核心庫(Math Kemel Library，MKL)中經(jīng)過優(yōu)化的PARDISO解算器，可以在接近O(K)時間內(nèi)完成大規(guī)模稀疏矩陣求逆問題。
　　最后，本文研究了面向5G試驗系統(tǒng)的上行鏈路接收技術。本文介紹了5G試驗系統(tǒng)的架構，并研究了多用戶干擾抑制方案下MM