【摘要】：近年來,由于通信網(wǎng)絡(luò)的不斷完善,還有手機(jī)、平板電腦等便攜式通信設(shè)備的大量普及,移動(dòng)多媒體的數(shù)據(jù)傳輸量一直呈現(xiàn)猛增的趨勢(shì)。為了迎合人們未來的通信業(yè)務(wù)需求,正在建設(shè)的第五代(5G)移動(dòng)通信需要采用多種關(guān)鍵技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。這些技術(shù)其中就包含了大規(guī)模多輸出多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術(shù)。而在無線通信的傳輸過程當(dāng)中,難免受到外界干擾和噪聲的影響,通信質(zhì)量往往會(huì)有一定程度地下降,從而影響到用戶體驗(yàn),甚至可能帶來一些經(jīng)濟(jì)損失和安全問題。因此,對(duì)于大規(guī)模MIMO這種新興的通信系統(tǒng),很有必要考慮其受到干擾的情景,并基于這種情景對(duì)它的性能進(jìn)行分析。從通信系統(tǒng)安全的角度思量,本文考慮了一個(gè)上行鏈路的多用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng),在系統(tǒng)中還存在著敵對(duì)用戶,它會(huì)發(fā)送壓制式干擾來降低系統(tǒng)的可靠性。針對(duì)上述的通信場(chǎng)景,本文以誤符號(hào)率為指標(biāo)分析了系統(tǒng)的性能。按照信道信息的完備性,分別考慮了完全信道信息與不完全信道信息兩種情況。在這兩種情況下,分別建立了相應(yīng)的傳輸模型,定義了干擾信號(hào)及信道的類型,然后規(guī)范了對(duì)發(fā)送信號(hào)的處理流程。基于MIMO檢測(cè)及數(shù)字信號(hào)接收的原理,對(duì)經(jīng)過每個(gè)處理階段后信號(hào)發(fā)生的變化進(jìn)行了分析,并得出其具體結(jié)構(gòu)。最終,將信號(hào)分解為了期望信號(hào)和干擾、噪聲、誤差等多個(gè)部分。利用各部分相應(yīng)的特性,如大規(guī)模MIMO的信道特性、噪聲的統(tǒng)計(jì)信息、單音干擾和噪聲調(diào)幅干擾的特性以及不完全信道信息下的估計(jì)誤差等,經(jīng)過公式推導(dǎo)得出了完全信道和不完全信道兩種情況下的平均誤符號(hào)率。不同于大多數(shù)文獻(xiàn)給出的是一些漸近性能或上下界的理論結(jié)果,本文給出了確定用戶數(shù)、天線數(shù)、信噪比和干信比下的誤符號(hào)率解析表達(dá)式。針對(duì)從上面提到的兩種情況下得到的結(jié)論,本文根據(jù)相應(yīng)模型進(jìn)行了多個(gè)仿真實(shí)驗(yàn),證明了理論結(jié)果的可靠性。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中,單音信號(hào)和噪聲調(diào)幅信號(hào)對(duì)上行傳輸?shù)母蓴_效果不佳,而在同樣的干擾功率下,單音干擾的表現(xiàn)稍好。在9dB的信噪比下,兩種壓制干擾對(duì)誤符號(hào)率會(huì)有一定影響,但較高的干信比依然不足以讓系統(tǒng)的可靠性遭到破壞。信噪比的降低可以使誤符號(hào)率顯著上升,并且當(dāng)信噪比越低時(shí),干擾功率對(duì)誤符號(hào)率的影響作用越不明顯。此外,不完全信道信息下的信道誤差會(huì)使誤符號(hào)率有所上升,但對(duì)干擾效率幾乎沒有影響。在完全信道信息和不完全信道信息下,增加接收天線都可以帶來系統(tǒng)性能的提升,而用戶數(shù)增加則會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5
【圖文】：

圖 2.1 單小區(qū)大規(guī)模 MU-MIMO 上行鏈路傳輸學(xué)語言描述，則發(fā)送端的發(fā)射符號(hào)向量可以表示為： ( ) ( ) ( ) ( ) 接收符號(hào)向量可以表示為： ( ) ( ) ( ) ( ) 標(biāo) i 表示向量中的第 i 個(gè)元素。號(hào)占用的帶寬非常小的時(shí)候，可以把信道近似為平坦的，于是可以描述 MIMO 系統(tǒng)的信道： 矩陣為 ，其中 表示的是用戶 m 到接收天線 k 的信道分布，即 ( )。則接收信號(hào)跟發(fā)送信號(hào)的關(guān)系如下： ( ) ( ) ( ) O 系統(tǒng)的天線配置方案中，往往要求天線陣元的間距大于接收信號(hào)

分布十分吻合，因此，也可以將( ) 看作一個(gè)隨機(jī)變量 ， ( )。本小節(jié)的分析可知，大規(guī)模 MIMO 下的傳輸信道具有某些特殊的性質(zhì)，可以為帶來方便。算法德香農(nóng)指出“通信的最根本問題就是在一點(diǎn)近似或完全的再現(xiàn)另一點(diǎn)的內(nèi)容”性能是通信系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)于 MIMO 系統(tǒng)當(dāng)然也不例外。在 MIMO 系號(hào)/干擾信息同時(shí)傳輸，所以 MIMO 檢測(cè)要相對(duì)復(fù)雜。在遭受隨機(jī)噪聲或干擾污一個(gè)性能良好的檢測(cè)算法應(yīng)該能在將這些符號(hào)中的大多數(shù)正確的檢測(cè)/解碼出統(tǒng)的檢測(cè)流程如圖 2.4 所示。已經(jīng)有多種 MIMO 檢測(cè)算法被提出，這些算法有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，需要針對(duì)具和系統(tǒng)特性來選擇。按性能表現(xiàn)分類，可以將其分為最優(yōu)檢測(cè)和次最優(yōu)檢測(cè)兩大雖然有很好的檢測(cè)性能，但往往存在這一個(gè)問題，即隨著決策變量的數(shù)量增加會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。大規(guī)模 MIMO 系統(tǒng)的特點(diǎn)是維度較高，因此采用最優(yōu)算法需運(yùn)算代價(jià)，是否可以采用次最優(yōu)的算法呢？可以通過對(duì)大規(guī)模 MIMO 的天線配這一問題。

個(gè)用戶的檢測(cè)信號(hào)表示為： ( )目標(biāo)信號(hào) ∑ ( ) ( ) 多用戶干擾 ( ) ( )噪聲 ( ) ( ) 有意干擾 中 表示矩陣 的第 行， 表示 的第 列。接下來將結(jié)合不同的壓制式干擾類號(hào)率進(jìn)行具體分析。單音干擾干擾信號(hào)為單音干擾，干擾信號(hào)的角頻率和目標(biāo)發(fā)送信號(hào)的載波頻率 一致，空號(hào)碼元“0”和傳號(hào)碼元“1”，干擾信號(hào)表示為： ( ) 擾信號(hào)初始相位為 ，干擾信號(hào)的功率為 。目標(biāo)接收機(jī)的解調(diào)方式為相干解調(diào)，經(jīng)過帶通濾波的接收信號(hào)會(huì)跟一個(gè)本地載過一個(gè)低通濾波器來濾除高頻分量，之后按照一定的閾值進(jìn)行判決，使碼元信恢復(fù)。其流程圖如下所示：帶通相乘器低通抽樣ac d e

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本文編號(hào)：2770875