大規(guī)模MIMO導(dǎo)頻污染問題研究.pdf

1、MIMO（Multiple Input Multiple Output）技術(shù)是保證功率有效性基礎(chǔ)下可以極大提高頻譜效率的關(guān)鍵技術(shù)。在目前4G系統(tǒng)中，MU-MIMO（Multi-User MIMO）和協(xié)作MU-MIMO受限于信道信息獲取和基站間信息交互的瓶頸，影響了頻譜和功率效率的提升。大規(guī)模MIMO系統(tǒng)在基站側(cè)配置足夠多的天線，在同一時(shí)頻資源上為多個(gè)用戶服務(wù)。隨著基站天線個(gè)數(shù)趨于無窮大，多用戶信道趨于正交，高斯噪聲以及互不相關(guān)的小區(qū)間干

2、擾消失，用戶發(fā)送功率可以任意低，單個(gè)用戶的容量僅受限于其它小區(qū)中采用相同導(dǎo)頻序列的用戶干擾（即導(dǎo)頻污染，Pilot Contamination）。
　　在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，隨著基站天線數(shù)的增加，導(dǎo)頻污染成為限制大規(guī)模MIMO系統(tǒng)容量的主要因素。這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一方面，導(dǎo)頻污染降低了上行信道估計(jì)的精確度，從而影響了下行預(yù)編碼的性能。另一方面，實(shí)際系統(tǒng)中，基站天線個(gè)數(shù)不可能無限增加，相鄰小區(qū)，特別是小區(qū)邊界用戶的干擾，也

3、極大地限制了系統(tǒng)性能。本文利用不同場景下導(dǎo)頻的特點(diǎn)，提出新的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)及導(dǎo)頻分配方案來提升大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的性能。主要的工作和成果如下：
　　1）分析導(dǎo)頻污染原因，相鄰小區(qū)用戶導(dǎo)頻復(fù)用使得采用同一組導(dǎo)頻的信號(hào)彼此干擾，干擾同質(zhì)，無法區(qū)分。本文提出了一種基于偽隨機(jī)碼的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)方案，通過分配不同相位偽隨機(jī)序列給不同的小區(qū)用戶導(dǎo)頻進(jìn)行加擾，使得相鄰小區(qū)用戶采用的同一組導(dǎo)頻產(chǎn)生一定的非相關(guān)性，從而抑制了導(dǎo)頻污染。本文還推導(dǎo)了導(dǎo)頻設(shè)計(jì)方案下

4、期望信道估計(jì)均方誤差公式，分析了提出的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)方案對信道估計(jì)均方誤差性能的影響。數(shù)值仿真結(jié)果表明，基于偽隨機(jī)序列的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)方案復(fù)雜度很低，并且能有效提高系統(tǒng)下行傳輸容量，大幅降低導(dǎo)頻污染的影響。
　　2）分析系統(tǒng)下行信號(hào)干擾噪聲比公式，當(dāng)基站天線數(shù)趨于無窮大時(shí)，影響系統(tǒng)下行鏈路性能的主要因素是信道的大尺度衰落。針對不同用戶與基站之間的大尺度衰落系數(shù)不同以及相鄰小區(qū)邊界用戶干擾強(qiáng)于其他用戶的特點(diǎn)，在所有小區(qū)用戶復(fù)用同一組正交導(dǎo)頻的情