發(fā)布時(shí)間：2017-11-09 18:21

  本文關(guān)鍵詞：Massive MIMO系統(tǒng)中的預(yù)編碼技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 大規(guī)模MIMO C-RAN架構(gòu) 預(yù)編碼 壓縮感知 FPGA

【摘要】：大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù)(Massive Multiple Input Multiple Output,Massive MIMO)通過(guò)在發(fā)射端或接收端配置大量天線,能夠提高系統(tǒng)容量并節(jié)省發(fā)送能量,已成為下一代通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。云型無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(Cloud Radio Access Network,C-RAN),可以降低能源消耗,減少資本開(kāi)支和運(yùn)營(yíng)開(kāi)支,提高頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)容量,已成為一種非常有前景的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。然而,在C-RAN架構(gòu)中,對(duì)連接BBU(Baseband Processing Unit)與RRU(Remote Radio Unit)的前向傳輸鏈路高帶寬、低時(shí)延的嚴(yán)格要求已成為C-RAN大規(guī)模實(shí)現(xiàn)的瓶頸。針對(duì)上述背景,本文主要研究了基于C-RAN架構(gòu)的Massive MIMO系統(tǒng)中的預(yù)編碼技術(shù),研究工作如下:首先,本文介紹了MIMO系統(tǒng)模型及MIMO信道容量。詳細(xì)分析了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)Massive MIMO系統(tǒng)、多用戶Massive MIMO系統(tǒng)、多小區(qū)Massive MIMO系統(tǒng)的系統(tǒng)模型和天線數(shù)趨于無(wú)窮時(shí)的信道特性和系統(tǒng)容量。其次,本文研究了Massive MIMO系統(tǒng)中的線性預(yù)編碼技術(shù),主要包括MF(Matched Filter)、ZF(Zero Forcing)和MMSE(Minimum Mean Square Error)預(yù)編碼,對(duì)不同預(yù)編碼算法的系統(tǒng)頻譜效率和能量效率進(jìn)行了分析和性能對(duì)比,并比較了不同預(yù)編碼算法在完美信道狀態(tài)信息和不完美信道狀態(tài)信息條件下的性能。此外,介紹了本文所應(yīng)用到的壓縮感知技術(shù)的基本原理,分析了壓縮感知信號(hào)重建的幾種主要算法,并對(duì)算法的重建性能進(jìn)行了仿真分析。之后,本文對(duì)基于C-RAN架構(gòu)的Massive MIMO預(yù)編碼技術(shù)進(jìn)行了深入研究。針對(duì)前向傳輸鏈路帶寬受限問(wèn)題,分析了全集中式預(yù)編碼和部分集中式預(yù)編碼的系統(tǒng)容量。為了進(jìn)一步減輕前向傳輸鏈路負(fù)載,本文利用Massive MIMO系統(tǒng)信道相關(guān)特性,結(jié)合壓縮感知技術(shù),對(duì)部分集中式預(yù)編碼進(jìn)行了改進(jìn),并對(duì)信道稀疏表示和系統(tǒng)容量進(jìn)行了分析和性能對(duì)比。相比采用前兩種預(yù)編碼方法,一定條件下前向傳輸鏈路帶寬受限情況下的系統(tǒng)容量具有較大的提升。最后,綜合考慮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和實(shí)際硬件平臺(tái)條件,本文選擇對(duì)基于壓縮感知的預(yù)編碼技術(shù)中的ZF預(yù)編碼模塊進(jìn)行深入研究。采用并行乘法結(jié)構(gòu)優(yōu)化ZF預(yù)編碼的實(shí)現(xiàn),然后基于Altera Stratix V開(kāi)發(fā)板對(duì)ZF預(yù)編碼進(jìn)行FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),最后通過(guò)功能仿真與板級(jí)測(cè)試驗(yàn)證了電路方案的合理性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN919.31

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本文編號(hào)：1163054