大规模mimo绿色能效研究

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1、硕士学位论文题目:大规模MIMO绿色能效研究研究生张宇飞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绿色能效研究研究生：张宇飞指导教师：方昕副教授2016年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityFortheDegreeofMasterResearchonGreenEnergyEfficiencyofMassiveMIMOCandidate:ZhangYufeiSupervisor:ProfessorFangXinMarch，

2、2016杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人巧重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除，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文中己经注明引用的内容外。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：曰期：年月＞１曰：＾八＾学位论文使用授权说明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：研究生在校攻读学位期间论文工作的

3、知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文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。（，可Ｗ允许采用影印、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：／和曰期：年月又曰衣＾多寻；■指导教师签名：日曰期年＾月＞曰＾１杭州电子科技大学硕士学位论文摘要未来移动通信技术将更多以能耗为导向进行演进，绿色通信将成为下一代移动通信技术发展的重要方向。从提升系统频谱效率和能量效率两方面看，大规模

4、MIMO技术是未来5G系统极具潜力的技术之一。大规模MIMO技术大量增加无线信道空间自由度，使得频谱效率与天线数成对数增长。在功率受限条件下，只需在天线发送端平均分配发送功率就可以获得最优的速率，有效提升能量效率。多天线阵列可以极大地降低多用户信道小尺度衰落对信号的影响，但由相邻小区导频重用带来的导频污染问题成为了大规模MIMO技术难题。能量效率是衡量大规模MIMO技术是否“绿色”的指标之一，衡量的是每焦耳能量所能传输信息比特数的能力。但在很长时间里研究者们都只关注发送功率的影响，目前另外三个问题得到了越来越多的关注。（1）链路中电路的能

5、量消耗。（2）下行链路中，由于非理想射频模块而出现的相位噪声，同相正交相位失衡等（统称硬件损耗）给系统性能带来的干扰。（3）上行链路中，接收机A/D转换器量化精度对信息比特的损失和能量的消耗。这三个系统因素都会对系统的能量效率产生影响。本文主要分析这三个因素对大规模MIMO系统能量效率的影响。主要研究内容如下：1）下行链路中，大量射频模块将信号发送出去，硬件损耗对系统信号产生干扰。考虑到电路能量的消耗，本文建立了大规模MIMO系统模型和链路损耗模型。从理论上推导硬件损耗与系统频谱效率和能量效率的关系，对比硬件损耗与导频污染产生的影响轻重。

6、仿真数值结果表明，大规模MIMO技术能量效率的提升是牺牲能耗来获取的。硬件损耗也会降低系统频谱效率和能量效率，但在多小区场景中，导频污染才是系统性能降低的主要因素，导频设计是大规模MIMO技术运用的关键。2）上行链路中，基站接收天线用大量的A/D转换器进行信号量化，量化精度对系统的能量消耗及信息损失都有直接关系。所以本文建立了大规模MIMO系统量化模型，从理论推导量化比特数与系统频谱效率和能量效率的关系。为提升能量效率，用粒子群算法对量化比特数和天线数进行优化，并提出一种新的天线选择分组量化方案。仿真数值结果表明，提高量化精度不能一直提升

7、频谱效率，在某些低精度量化比特数（1~6bits）存在最优量化比特数使得系统能量效率最大。A/D转换器低能耗选择高精度、多天线，高能耗选择低精度、少量天线的量化策略可以有效提升系统能量效率。关键字：大规模MIMO，能量效率，频谱效率，导频污染，硬件损耗，A/D转换器I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTEnergyefficiencywillbemoreimportantinthefuturemobilecommunicationtechnology.Greencommunicationbecomesthedirectionint

8、hedevelopmentofthenextgenerationofmobilecommunicationtechnology.ThemassiveMIMOtechnologyissuppos