【摘要】：當前,第五代移動通信技術(5G)正處于標準更新和產(chǎn)業(yè)配置的重要階段,它將以全新的網(wǎng)絡架構與關鍵技術為我們開啟萬物互聯(lián)時代。聯(lián)合空分復用傳輸方案(Joint Spatial Division and Multiplexing,JSDM)可以顯著降低發(fā)送端信道狀態(tài)信息(Chanel State Information at Transmitter,CSIT)的反饋開銷,這將對5G核心技術之一的大規(guī)模MIMO(Massive multiple-input multiple-output,Massive MIMO)在FDD模式下的實現(xiàn)具有重大現(xiàn)實意義。因此,本文深入研究了JSDM傳輸方案中的兩級預編碼設計,用戶調(diào)度策略以及用戶分組關鍵技術的具體實現(xiàn)方案。首先,針對JSDM系統(tǒng)中貪婪類用戶調(diào)度方法復雜度較高的問題,提出一種基于信道空間相關性改進的聯(lián)合調(diào)度策略:根據(jù)用戶信道向量間的正交性,選擇正交性最優(yōu)的部分用戶作為先調(diào)度用戶,緊接著利用貪婪調(diào)度以最大化系統(tǒng)和速率為目標完成其他候選用戶的調(diào)度。仿真結果表明,改進策略在較低的計算復雜度下性能也能夠逼近貪婪用戶調(diào)度策略。然后,針對兩級預編碼采用傳統(tǒng)線性預編碼方法后出現(xiàn)的“能量懲罰”性能受限問題,引入向量擾動(Vector Perturbation,VP)策略改進的正則化迫零(Regular Zero Forcing,RZF)預編碼VP-RZF,提出一種基于K-best樹改進的ML-K-best樹擾動向量搜索算法,進一步解決了擾動向量球形編碼搜索算法復雜度高的問題。該方法不再需要在尺層全空間范圍內(nèi)進行窮舉搜索,僅在前N層進行窮舉搜索,接下來的每一層搜索完成后僅保留部分分支度量值最小的路徑繼續(xù)往下一層搜索,保證擾動向量的搜索準確性的同時有效降低球形編碼算法復雜度。仿真結果表明,基于VP-RZF預編碼算法改進的JSDM系統(tǒng)和速率得到進一步提升。最后,針對JSDM方案中的K-means分組存在預設分組數(shù)目,隨機選取初始分組中心的問題提出一種基于密度思想改進的DP-K-means分組算法:首先根據(jù)用戶的分布密度將用戶分為核心用戶、邊緣用戶及孤立用戶。核心用戶可以密度可達與密度相連構成G個核心用戶組,然后計算G個核心用戶組的中心作為K-means算法的初始分組中心。改進算法具有三大優(yōu)點:第一選取更具有代表性的初始分組中心,能夠加速收斂的同時避免陷入局部最優(yōu)解。第二可以根據(jù)用戶分布的幾何集群自適應地確定最佳分組數(shù)目,不再固定預設。第三避免了單純利用密度聚類分組時,因組間用戶數(shù)差異過大引起的組間干擾加重問題。仿真結果表明,改進方案僅需要三次迭代就可以完成分組,并且分組效果更好,同時極大地提升了系統(tǒng)和速率。
【圖文】：

１９８０ｓ邐１９９０ｓ邐２０００ｓ邐２０１０ｓ邐２０２０ｓ逡逑圖１．１移動通信系統(tǒng)發(fā)展史逡逑圖１．１展示了從１Ｇ到５Ｇ發(fā)展過程中，關鍵技術、傳輸速率和典型通信技逡逑術的革新史。未來５Ｇ將大規(guī)模應用在車聯(lián)網(wǎng)、無人機、智能制造、智慧能源、逡逑智慧醫(yī)療、智慧城市等但為了實現(xiàn)這些技術，，５Ｇ需要更高的創(chuàng)新與新技術。逡逑當前５Ｇ的核心技術有：逡逑１）邐ＮＲ新空口技術ＰＩ逡逑ＮＲ空口協(xié)議層的總體設計基于ＬＴＥ進行了大幅度的增強優(yōu)化。重新設計逡逑ＲＲＣ層，利于節(jié)能降耗的同時進一步降低控制面的時延。在ＭＡＣ層，ＮＲ優(yōu)化逡逑參考信號設計，采用新的波形與幀結構參數(shù)，降低開銷的同時可以更適應場景需逡逑求的差異。逡逑２）

譜資源和發(fā)射功率，就能夠成倍提升系統(tǒng)的信道容量。由于Ｍａｓｓｉｖｅ邋Ｍ丨ＭＯ是由逡逑ＭＩＭＯ發(fā)展得來，下面首先介紹Ｍ１ＭＯ系統(tǒng)模型與系統(tǒng)容量。逡逑Ｍ丨ＭＯ系統(tǒng)模型在發(fā)射端與接收端配置多根天線，如圖２．１所示。逡逑：—丨邐；一丨邐；…－丨丫逡逑發(fā)丨＼’丫接丨ｉ發(fā)丨：丫接丨逡逑射＾邐邋邐收邐：射：、，邐邐收逡逑端；邐：端丨邐丨端丨：端｜逡逑（ａ）邋ＳＩＳＯ邐ｉｂ）邋ＭＩＳＯ逡逑；－－－－－－－－－：邐丫邋；－－－－－－－－－；邐「－－－－－丨丫逡逑：發(fā)丨＼’邐：］妾丨邐：發(fā)ｉ邋：邐．邋■接ｉ逡逑射邐１邐收：邐射丨、／邋、邐收逡逑端丨邐端：邐．端：＼／邐端逡逑（ｃ）邋ＳＩＭＯ邐（0０邋ＭＩＭＯ逡逑圖２．１邋ＭＩＭＯ系統(tǒng)模型逡逑對于ＭＩＭＯ系統(tǒng)的信道容量，可以利用經(jīng)典的香農(nóng)定理計算得到：逡逑Ｋ逡逑
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN919.3

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本文編號：2623930