大规模mimo导频污染问题研究

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1、硕士学位论文题目:大规模MIMO导频污染问题研究研究生张建锋专业电子与通信工程指导教师方昕副教授完成日期2016年3月杭州电子科技大学硕士学位论文大规模MIMO导频污染问题研究研究生：张建锋指导教师：方昕副教授2016年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityFortheDegreeofMasterResearchonPilotContaminationofMassiveMIMOCandidate:ZhangJianfengSupervisor:ProfessorFangXinMarch，2016杭州

2、电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明，，本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研巧工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果，１＾。。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均己在文中明确方式标明一申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。论文作者签名：故足辞曰期：占年多月叫日学位论文使用授权说明：研巧生在校攻本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即读学位期间论文王作的知识产权单位属杭州电子科

3、技大学，发表论文。本人保证毕业离校后或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印，可允许采用影印件，允许查阅和借阅论文；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容、缩印）或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵守此规定＇论文作者签名：日期；＜＾；年曰故迄１３叫＾碑指导教师签名：日曰期月；２＾曰＾３１杭州电子科技大学硕士学位论文摘要MIMO（MultipleInputMultipleOutput）技术是保证功率有效性基础下可以极大提高频谱效率的关键技术。在目前4G系统中，MU-MIMO（Multi-UserM

4、IMO）和协作MU-MIMO受限于信道信息获取和基站间信息交互的瓶颈，影响了频谱和功率效率的提升。大规模MIMO系统在基站侧配置足够多的天线，在同一时频资源上为多个用户服务。随着基站天线个数趋于无穷大，多用户信道趋于正交，高斯噪声以及互不相关的小区间干扰消失，用户发送功率可以任意低，单个用户的容量仅受限于其它小区中采用相同导频序列的用户干扰（即导频污染，PilotContamination）。在大规模MIMO系统中，随着基站天线数的增加，导频污染成为限制大规模MIMO系统容量的主要因素。这是系统设计最严峻的挑战。一方面，导频污染降低了上行信道估计的精确度，从

5、而影响了下行预编码的性能。另一方面，实际系统中，基站天线个数不可能无限增加，相邻小区，特别是小区边界用户的干扰，也极大地限制了系统性能。本文利用不同场景下导频的特点，提出新的导频设计及导频分配方案来提升大规模MIMO系统的性能。主要的工作和成果如下：1）分析导频污染原因，相邻小区用户导频复用使得采用同一组导频的信号彼此干扰，干扰同质，无法区分。本文提出了一种基于伪随机码的导频设计方案，通过分配不同相位伪随机序列给不同的小区用户导频进行加扰，使得相邻小区用户采用的同一组导频产生一定的非相关性，从而抑制了导频污染。本文还推导了导频设计方案下期望信道估计均方误差公

6、式，分析了提出的导频设计方案对信道估计均方误差性能的影响。数值仿真结果表明，基于伪随机序列的导频设计方案复杂度很低，并且能有效提高系统下行传输容量，大幅降低导频污染的影响。2）分析系统下行信号干扰噪声比公式，当基站天线数趋于无穷大时，影响系统下行链路性能的主要因素是信道的大尺度衰落。针对不同用户与基站之间的大尺度衰落系数不同以及相邻小区边界用户干扰强于其他用户的特点，在所有小区用户复用同一组正交导频的情况下，提出了一种基于信号干扰强度差的动态导频分配算法，理论分析结果表明，该导频分配算法能使系统下行平均信号干扰噪声比趋于最优。此外，在导频资源充裕的前提下研究

7、了该导频设计算法在存在额外正交导频组时所能带来的增益。数值仿真结果表明，本文所提的动态导频分配能有效提升大规模MIMO系统下行链路的性能。关键字：大规模MIMO，导频污染，伪随机码，导频设计，导频分配I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTMIMO(InputMultipleOutputMultiple)isakeytechnologywhichcangreatlyimprovethespectrumefficiencywhilekeepingthepowerefficiencyconstant.Inthecurrent4Gsystem,MU-MIMO

8、(MIMOMulti-User)andcoopera