大MIMO信道状态信息获取及预编码方法研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目大MIMO信道状态信息获取及预编码方法研究学科专业通信与信息系统学号201221260307作者姓名刘荆指导教师张忠培教授分类号密级注1UDC学位论文大MIMO信道状态信息获取及预编码方法研究（题名和副题名）刘荆（作者姓名）指导教师张忠培教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2015.05.18论文答辩

2、日期2015.05.20学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辩委员会主席史治平评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONTECHNIQUESOFCHANNELSTATEINFORMATIONACQUISITIONANDPRECODINGINMASSIVEMIMOAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemsAutho

3、r:LiuJingAdvisor:ProfessorZhangZhongpeiSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunications独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作

4、者签名：刘荆日期：2015年5月28日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：刘荆导师签名：日期：2015年5月28日摘要摘要多输入多输出（MIMO）技术是一项应用于新兴无线宽带标准如LTE的成熟技术，它能够为移动用户提供稳定的速率和较好的频谱效

5、率。为了在未来无线通信协议中进一步发展MIMO技术的潜在优势，人们开始将目光放在大MIMO技术上。通过利用更多天线带来的空间分集和增益，大MIMO系统能大幅提升频谱效率和信道容量，降低基站发送功率，提升通信质量。然而，为了获得大MIMO系统的种种增益，基站需要尽量准确知道信道状态信息（CSI）。由于信道互易性带来的便利，许多研究集中在了时分复用（TDD）系统，但在更主流的频分复用（FDD）系统中，如何使基站在大MIMO系统中获得准确CSI的同时降低系统信道估计开销的问题还有待研究。另外，虽然一般线性预编码在大MIMO中可以获得不

6、错的增益，但如何降低预编码复杂度并优化是急需解决的问题在第一章中本文概括了大MIMO相比于传统MIMO的技术优势，介绍了大MIMO信道状态信息获取和预编码方法的研究现状并说明了本文的研究方向。第二章对大MIMO的信道特性进行介绍，建立数学模型并讨论了信道空间相关性和稀疏性，并阐明这样建模的意义所在。第三章根据大MIMO信道的空时相关性提出了一种多发训练方式，这种方法突破了传统单发训练的性能限制并减小了导频时间符号的开销，同时在此基础上提出两种闭环训练方案，对比开环训练方法性能有显著增益。最后研究了多发训练下新的导频波束设计方案，

7、仿真对比传统的导频设计方案有更好的性能。第四章根据多用户大MIMO信道联合稀疏特性，提出了一种基于压缩感知（CS）的基站联合恢复CSI算法，即每个用户本地获得信道压缩观测值后反馈给基站，基站再利用压缩感知联合恢复所有用户信道，理论推导和仿真结果都表明该方法优于现有的CS算法。第五章利用矩阵多项式扩展近似矩阵求逆的方法，对现有线性预编码进行了改进。新预编码算法的复杂度不会随系统维度的增加而增加，且易于硬件并行和流水实现，使其更适用于大MIMO系统中。最后第六章对全文内容做出总结，并指出可以继续研究和改进的方向。关键词：大MIMO，

8、信道状态信息获取，多发训练，压缩感知，预编码IABSTRACTABSTRACTMultipleinputmultipleoutput(MIMO)technologyisbecomingmature,andincorporatedintoemergingwirel