大规模mimo多小区tdd系统的导频污染和能效研究

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1、—）Ｊ，／单位代码：顯３密级：，；马硕女聲偉俗Ａ论文题目：大规模ＭＩＭＯ《小区ＴＤＤ系统的导频污染和能效研究‘－Ｖ■、？．．．－．Ｊ１０１３０２０７１８学号吕林同阿姓名刘陈’王海荣、导师电路与系统学科专业智能信息处理硏究方向王学硕古？申请学位类别二０—六年二月论文提交日期？—．—＇TheResearchonPilotContaminationandEnergyEfficiencyinMassiveMIMOMulti-CellT

2、DDSystemsThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByLinliLvSupervisor:Prof.ChenLiu,LecturerHairongWangFebruary2016南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加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，也不包含为获得南

3、京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意与我。本人学位论文及涉及相关资料若有不实一，愿意承担切相关的法律责任。研究生签名：襄献而日期：南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可＾文保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查閱和借阅；可Ｗ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、、。レッ采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编本学位论文本文电子文档的内容和纸质一论文的内容相致。论文的公布（包括刊登

4、）授权南京邮电大学研巧生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。巧，研巧生签名：是水／崎导师签名：Ｍ日期：摘要随着5G蜂窝网络的快速发展，大规模MIMO系统因其大容量和高能效特性被广泛研究。基站处的大规模天线阵列使得系统容量成倍增长，但由于不同小区对同一导频序列的复用而引起的小区间干扰（导频污染）却愈加严重，成为系统的性能瓶颈。解决这一问题的方法之一是运用有效的导频调度方案。而能效（EE）作为5G网络建设中的关键衡量指标，也是大规模MIMO系统不得不考虑的因素，其性能的优劣影响着实际系统的综合表现。本文的选题来源于导师承担的国家自然科学基金

5、项目。本文以多用户大规模MIMO多小区时分双工（TDD）系统为模型，首先研究了系统的通信策略，分析了在上行导频训练时由于采用了非正交导频序列而产生的导频污染问题，并针对此问题阐述了一种基于最大化下行可达和速率的导频调度方法。仿真验证了导频污染对系统性能的危害以及导频调度对和速率性能的提升。本文从单小区多用户MIMO系统出发对能效进行了分析，首先阐述了电路功率消耗模型，该模型描述了电路功耗与用户数、天线数等的关系。在此模型下分别探讨了发射功率、基站天线数、小区用户数对下行能效的影响并分别给出三者的最优闭式表达。最后研究了三个影响因子的联合最优算法，仿真结果

6、表明在适中的用户数和天线数条件下可获得最优能效。为了进一步研究导频污染和能效问题，本文考虑了大规模MIMO多小区TDD系统，在处理导频污染问题前首先对能效进行最大化。文中探讨了三种线性预编码下的能效模型并分别给出相应的能效表达式。进而在能效最优的系统中，研究了基于最大化最小信干噪比的导频调度策略，该策略对系统误比特率（BER）性能有很好的提升效果。接着，结合小区的均等特性和模拟退火（SA）算法对调度策略进行了优化。仿真分析可知，能效最大化的天线数随用户数的增加而增加。与直接进行导频调度的系统相比，本文在导频调度前先进行了能效最优处理，此举以较少的性能损失

7、换来较大的能效提升和计算量的减轻。关键词:大规模MIMO，导频污染，能效，预编码，时分双工IAbstractWiththerapidincreasingof5Gcellularnetworks,large-scaleMIMOsystemsareextensivelystudiedforthelargecapacityandhighenergyefficiency(EE).Large-scaleantennaarraysatbasestationsaffordhugeincreaseincapacity.However,theinter-cellinter

8、ferencearisingfrompilotreusing,thatispil