大規(guī)模MIMO天線選擇關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)智能終端的普及，傳統(tǒng)MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)技術(shù)已經(jīng)難以支持日益增長的無線數(shù)據(jù)流量需求。大規(guī)模MIMO(Massive Multiple-Input Multiple-Output)作為傳統(tǒng)MIMO技術(shù)的擴(kuò)展和演進(jìn)，在不增加發(fā)射功率和不拓展帶寬的前提下，通過部署大量的天線，充分挖掘空間維度資源，能夠提供相當(dāng)大的復(fù)用和分集增益，從而顯著提升頻譜效率和信道容量。傳統(tǒng)的

2、MIMO技術(shù)要求配備與天線數(shù)等量的射頻鏈路，由于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中天線眾多，如果按照傳統(tǒng)的方式進(jìn)行配置，將使得系統(tǒng)硬件成本以及系統(tǒng)復(fù)雜度大幅度上升。與此同時(shí)，增加的射頻鏈路會(huì)導(dǎo)致射頻功耗的提高，不利于實(shí)現(xiàn)能量效率優(yōu)先的綠色通信。天線選擇技術(shù)能夠在不影響大規(guī)模MIMO技術(shù)優(yōu)勢的前提下，顯著降低射頻成本和系統(tǒng)復(fù)雜度，并且優(yōu)化系統(tǒng)的能量效率。因此，本文對大規(guī)模MIMO中的天線選擇技術(shù)進(jìn)行了分析和研究。論文的主要內(nèi)容如下:
　　論文首先

3、闡述了大規(guī)模MIMO自身的優(yōu)勢與面臨的挑戰(zhàn)，通過對天線選擇技術(shù)的研究現(xiàn)狀和經(jīng)典的天線選擇算法的分析和介紹，闡明了天線選擇技術(shù)對于大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的必要性。
　　針對大規(guī)模MIMO的特點(diǎn)，在信道容量最大化的準(zhǔn)則下，提出了相應(yīng)的解決方案。雙向搜索天線選擇算法能夠靈活應(yīng)對不同的選擇天線數(shù)需求，并保持較低的計(jì)算復(fù)雜度;基于矩陣體積的改進(jìn)Maxvol天線選擇算法可以實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化的快速天線子集選擇，同時(shí)改善了低信噪比情況的性能;新型低復(fù)雜度

4、的收發(fā)聯(lián)合天線選擇算法可以達(dá)到與單側(cè)天線選擇計(jì)算復(fù)雜度相當(dāng)?shù)目焖俾?lián)合天線選擇，通過仿真驗(yàn)證了上述算法的有效性。
　　針對天線選擇技術(shù)在大規(guī)模MIMO能量效率優(yōu)化方面的作用進(jìn)行了研究。首先根據(jù)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的特性，推導(dǎo)了多用戶大規(guī)模MIMO的和容量表達(dá)式，分析單用戶大規(guī)模MIMO系統(tǒng)天線選擇與能量效率優(yōu)化之間的關(guān)系，進(jìn)而擴(kuò)展到多用戶場景，建立了多用戶大規(guī)模MIMO天線選擇能量效率模型，討論了能量效率與選擇天線數(shù)量之間的關(guān)系，通過