基于放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)的性能研究.pdf

1、無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，使人們對(duì)于更高的數(shù)據(jù)速率、更好的服務(wù)質(zhì)量和更高的網(wǎng)絡(luò)容量的需求日益提高。局限于有限的可用頻譜資源的約束，多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)已經(jīng)成為最有效解決這些問題的關(guān)鍵技術(shù)之一。在中繼處配備數(shù)百乃至更多天線的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)，在提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率以及有效提升通信質(zhì)量的前提下，具有能夠顯著增強(qiáng)空間分辨率、有效消除干擾噪聲的影響、降低發(fā)射功率等優(yōu)點(diǎn)，使其成為5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　協(xié)作中繼技術(shù)具有

2、能夠獲得更高的容量、更長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)生命周期等優(yōu)點(diǎn)。在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中應(yīng)用放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)中繼技術(shù)，在降低信源-信宿直傳鏈路所帶來的路徑損耗以外，利用數(shù)百根天線收發(fā)數(shù)據(jù)，能夠同時(shí)高效地完成多個(gè)用戶之間的信息交互，為大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)錦上添花。
　　首先，本文聚焦于基于放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)模型，即配備N根天線的中繼站作為橋梁完成K個(gè)單天線的信源用戶(N(》)K)與K個(gè)單天線的信宿用戶的信息傳遞。在完備的信道狀態(tài)信

3、息(CSI)下，探究了三種線性中繼檢測(cè)方案，即最大比率合并/最大比率傳輸(MRC/MRT)、迫零接收/迫零傳輸(ZFR/ZFT)與最小均方誤差(MMSE)對(duì)系統(tǒng)性能的影響的優(yōu)劣。同時(shí)，在完備的CSI下考慮基于Gamma分布建模的大尺度衰落在傳統(tǒng)的功率尺度分配方案下對(duì)系統(tǒng)的影響。數(shù)值仿真結(jié)果表明:在有效消除系統(tǒng)噪聲干擾的基礎(chǔ)上，MMSE方案優(yōu)于MRC/MRT和ZFR/ZFT而存在，大尺度衰落參數(shù)能有效地提升系統(tǒng)的性能至一定水平后維持恒定。

4、
　　其次，考慮實(shí)際情況不完備的CSI的情形，利用信道評(píng)估在功率尺度分配方案下探究系統(tǒng)的性能變化。其一，中繼處采用MMSE方案時(shí)，采用直接評(píng)估的方法探究了信道評(píng)估誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。其二，中繼處采用ZFR/ZFT方案時(shí)，采用最小均方誤差評(píng)估方法，考慮導(dǎo)頻信號(hào)的傳輸功率pp固定與變化時(shí)，在不同的功率尺度分配方案下研究系統(tǒng)性能變化。數(shù)值仿真結(jié)果表明:當(dāng)中繼天線數(shù)目趨于無窮時(shí)，在有效節(jié)約系統(tǒng)發(fā)射功率的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際情況選擇具體