發(fā)布時間：2018-04-18 08:22

  本文選題：大規(guī)模MIMO + 信道估計　； 參考：《大連海事大學》2015年碩士論文

【摘要】：多輸入多輸出(MMO)技術(shù)通過空間復(fù)用和天線分集可以在不增加額外帶寬及功率的情況下提高信息傳輸速率和可靠性。但隨著智能終端的日益普及,未來移動通信系統(tǒng)需要滿足更高的要求：(1)在相同時頻資源上服務(wù)更多的用戶；(2)更高的傳輸速率及可靠性；(3)更低的功率消耗。為此,Marzetta在2010年提出了大規(guī)模MMO技術(shù),可有效地滿足上述要求。在大規(guī)模MMO系統(tǒng)中,信道估計對保障系統(tǒng)信號檢測及基站間的協(xié)作傳輸?shù)榷加兄�至關(guān)重要的作用。因此,本文著重探討大規(guī)模MMO系統(tǒng)的信道估計方法。首先,本文分析了導(dǎo)頻污染產(chǎn)生的原因及其對信道估計的影響。在多個小區(qū)導(dǎo)頻復(fù)用的場景下,導(dǎo)頻污染是影響大規(guī)模MMO系統(tǒng)性能的主要因素。當用戶數(shù)很大時,傳統(tǒng)的信道估計方法(如MMSE、LS)受導(dǎo)頻污染的影響比較嚴重,且頻譜利用率較低。因此,研究新而有效的信道估計方法十分必要。其次,本文分析了基于矩陣特征值分解(EVD)的信道估計方法。該估計方法利用了大規(guī)模MMO系統(tǒng)中信道向量的漸近正交性,對發(fā)送信號的結(jié)構(gòu)無任何要求；且每個用戶對應(yīng)的信道矩陣都可以通過接收信號的協(xié)方差矩陣估計得到,但會附帶一個乘數(shù)模糊因子,該模糊因子可以通過發(fā)送一個短導(dǎo)頻序列估計得到。為進一步降低估計誤差,可以將迭代最小二乘投影算法(ILSP)應(yīng)用于EVD估計方法。仿真結(jié)果表明,即使在采用很短的導(dǎo)頻序列情況下,EVD估計方法的估計誤差也遠小于上述傳統(tǒng)信道估計方法。最后,本文研究了大規(guī)模多用戶MMO系統(tǒng)在比較符合實際場景的有限散射路徑模型下信道估計問題。由于具有有限散射路徑的信道矩陣的自由度遠小于其自由參數(shù),因此,本文分析了一種特別適用于該場景的信道估計方法——基于壓縮感知(CS)的低秩矩陣估計方法。該方法將低秩矩陣估計問題轉(zhuǎn)為核范數(shù)約束優(yōu)化問題,并通過二次半定規(guī)劃(SDP)來進行求解。仿真結(jié)果表明,在滿足相同估計誤差的情況下,該方法所需的導(dǎo)頻長度和導(dǎo)頻發(fā)送功率遠小于LS估計方法,且對傳輸信道的統(tǒng)計分布無任何要求。
[Abstract]:Multi-Input-Multiple-Output MMOs (MMOs) can improve the transmission rate and reliability of information without adding additional bandwidth and power through spatial multiplexing and antenna diversity.However, with the increasing popularity of intelligent terminals, the future mobile communication systems need to meet higher requirements: 1) serving more users on the same time-frequency resources. (2) higher transmission rate and higher reliability.Therefore, Marzetta proposed a large scale MMO technology in 2010, which can meet the above requirements effectively.In large scale MMO systems, channel estimation plays an important role in signal detection and cooperative transmission between base stations.Therefore, this paper focuses on channel estimation methods for large scale MMO systems.Firstly, the causes of pilot pollution and its influence on channel estimation are analyzed.Pilot pollution is the main factor affecting the performance of large scale MMO systems in multiple cell pilot multiplexing scenarios.When the number of users is large, the traditional channel estimation methods, such as MMSE LSs, are seriously affected by pilot pollution, and the spectrum efficiency is low.Therefore, it is necessary to study new and effective channel estimation methods.Secondly, the channel estimation method based on matrix eigenvalue decomposition (EVD) is analyzed.The proposed method takes advantage of the asymptotic orthogonality of channel vectors in large-scale MMO systems, and has no requirement for the structure of the transmitted signal, and the channel matrix corresponding to each user can be estimated by the covariance matrix of the received signal.However, there is a multiplier ambiguity factor which can be estimated by sending a short pilot sequence.In order to further reduce the estimation error, the iterative least square projection algorithm (ILSP) can be applied to the EVD estimation method.The simulation results show that the estimation error of the EVD estimation method is much smaller than that of the traditional channel estimation method even when the pilot sequence is very short.Finally, the channel estimation problem of large scale multiuser MMO systems under the finite scattering path model is studied.Because the degree of freedom of channel matrix with finite scattering path is much less than its free parameter, this paper analyzes a channel estimation method based on compressed sensing CS-based low rank matrix, which is particularly suitable for this scenario.In this method, the low rank matrix estimation problem is transformed into a kernel norm constrained optimization problem and solved by quadratic semidefinite programming (SDP).The simulation results show that the pilot length and pilot transmission power of the proposed method are much smaller than that of the LS estimation method, and there is no requirement for the statistical distribution of the transmission channel in the case of the same estimation error.
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3

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