本文關(guān)鍵詞：高鐵場景下Massive MIMO技術(shù)應(yīng)用研究

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【摘要】：多天線技術(shù)能夠在不增加天線發(fā)送功率及頻譜資源的情況下成倍的提高系統(tǒng)容量,是下一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過進(jìn)一步增加天線陣元的規(guī)模,Massive MMO系統(tǒng)又進(jìn)一步為傳統(tǒng)多天線技術(shù)提供了更多的傳輸潛力。但是,系統(tǒng)天線數(shù)的增加也帶來了很多新的技術(shù)問題。相比于Massive MIMO技術(shù)在蜂窩網(wǎng)中的諸多研究,高鐵場景下的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及規(guī)律性的移動特性可很大程度上簡化該技術(shù)的應(yīng)用。因此,根據(jù)高鐵場景特性,開展高移動及鐵路通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的Massive MIMO關(guān)鍵技術(shù)研究具有重大的理論及現(xiàn)實意義。根據(jù)對高鐵通信環(huán)境特性及各多天線技術(shù)特點分析,本文主要從強(qiáng)相關(guān)高鐵信道下的自適應(yīng)多流復(fù)用技術(shù)及高移動下的自適應(yīng)波束賦形技術(shù)兩個角度對高鐵場景下的Massive MIMO應(yīng)用進(jìn)行了重點研究。針對高鐵場景強(qiáng)LOS(Line Of Sight)傳輸及稀疏散射體分布帶來的信道強(qiáng)相關(guān)性,本文提出了利用主成分分析法將強(qiáng)相關(guān)的高鐵通信信道重構(gòu)為一個低相關(guān)的等效聚合信道,并基于聚合信道建立了高鐵通信場景下的自適應(yīng)多流復(fù)用傳輸優(yōu)化方案。該優(yōu)化方案以最大化系統(tǒng)容量為目標(biāo),并通過預(yù)設(shè)的條件數(shù)約束來保證傳輸鏈路的可靠性。通過仿真分析,本文驗證了該優(yōu)化方案在列車距基站近距離位置運(yùn)行時可顯著提升系統(tǒng)容量,而在小區(qū)邊緣位置時又能保持傳統(tǒng)傳輸方案的系統(tǒng)性能。高鐵信道本身稀疏的散射體環(huán)境能支持同時多流復(fù)用傳輸?shù)挠行Э臻g自由度不超過30%。而傳統(tǒng)的單波束DOA-BF技術(shù)在能量提升到系統(tǒng)設(shè)置的最大調(diào)制編碼等級后也將無法繼續(xù)提升系統(tǒng)的容量。為進(jìn)一步挖掘高鐵信道的有限有效空間自由度并提高能量傳輸效率,本文根據(jù)高鐵規(guī)律性移動的特點,利用Massive MIMO系統(tǒng)的大規(guī)模天線陣列提出了采用基于到達(dá)角的分組多波束賦形的高鐵自適應(yīng)波束賦形方案,通過波束空間上的隔離來實現(xiàn)多個波束的并行傳輸。通過仿真,本文驗證了該方案在高鐵LOS場景下相比傳統(tǒng)波束賦形方案能獲得更優(yōu)越的系統(tǒng)容量并能降低系統(tǒng)的能耗。
【關(guān)鍵詞】：Massive MIMO 主成分分析法 多流復(fù)用 波束賦形
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 Massive MIMO傳輸方案研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 Massive MIMO自適應(yīng)技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文主要工作和內(nèi)容安排14-16
• 第2章 高鐵場景下的多天線技術(shù)16-22
• 2.1 高鐵場景下的空間分集16-18
• 2.2 高鐵場景下的空間復(fù)用18-19
• 2.3 高鐵場景下的空間調(diào)制19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 高鐵場景下 MASSIVE MIMO系統(tǒng)速率自適應(yīng)研究22-32
• 3.1 多天線系統(tǒng)速率自適應(yīng)技術(shù)分析22-24
• 3.1.1 天線選擇22-23
• 3.1.2 空間多流復(fù)用23-24
• 3.2 基于主成分分析法的自適應(yīng)多流復(fù)用方案24-31
• 3.2.1 信道聚合24-26
• 3.2.2 基于主成分分析法的天線聚合26-27
• 3.2.3 基于聚合信道的自適應(yīng)多流傳輸模型27-28
• 3.2.4 性能仿真與結(jié)果分析28-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 第4章 高鐵場景下MASSIVE MIMO系統(tǒng)自適應(yīng)波束賦形技術(shù)研究32-47
• 4.1 傳統(tǒng)自適應(yīng)波束賦形方案33-36
• 4.1.1 MIMO波束賦形33-34
• 4.1.2 DOA波束賦形34-35
• 4.1.3 高鐵場景下的波束賦形應(yīng)用分析35-36
• 4.2 高鐵場景下的自適應(yīng)波束賦形方案36-44
• 4.2.1 單波束賦形系統(tǒng)建模37-40
• 4.2.2 多波束賦形系統(tǒng)建模40-44
• 4.3 性能仿真與結(jié)果分析44-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 結(jié)論47-48
• 致謝48-49
• 參考文獻(xiàn)49-54
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成與發(fā)表的論文、著作及科研成果54-55
• 附錄 (源程序)55

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王永強(qiáng);;波束賦形技術(shù)原理及其在LTE系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];信息通信;2013年02期

2 黃玉娟;裴炳南;;VBLAST系統(tǒng)的譯碼算法研究[J];通信技術(shù);2011年02期

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本文編號：695065