大规模mimo系统中基于信道压缩的有限反馈技术研究

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1、分类号TN911.4密级公开UDC654.9学位论文编号D-10617-308-(2016)-01012重庆邮电大学硕士学位论文中文题目大规模MIMO系统中基于信道压缩的有限反馈技术研究英文题目ResearchonLimitedFeedbackTechniquesBasedoncompressedchannelinMassiveMIMOSystems学号S130101012姓名陈慧慧学位类别工学硕士学科专业信息与通信工程指导教师景小荣完成日期2016年6月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要从整个移动通

2、信系统的发展历史来看，不断提高数据传输速率是每一代移动通信系统的基本目标，因此具有超高数据传输速率的第5代移动通信系统(5Generation,5G)成为目前业界研究的重点。而5G能实现这一高速率传输很大程度上依赖于大规模多输入所输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技术的应用。大规模MIMO技术是指在收、发两端配置大量天线，同时给多个用户提供服务的多天线技术。该技术可以利用发送端的多根天线产生精确的波束流，通过控制发射波束的方向来获得天线阵列增益，从而在不增加发送

3、功率的前提下提升系统容量。大规模MIMO技术的这一优势是建立在基站端获取可靠的下行信道状态信息(ChannelStateInformation,CSI)的基础上的。在频分双工(FrequencyDivisionDuplex,FDD)传输模式下的大规模MIMO系统中信道的互易性不复存在，此时基站端必须通过用户的反馈信息获取下行CSI。因此对于配置大量天线的大规模MIMO系统而言，反馈开销将会成为约束其系统性能的一个重要因素。因此本论文将研究重点放在大规模MIMO系统中降低反馈开销方法上，主要工作总结如下：

4、1.针对大规模MIMO系统，给出了一种基于信道空间相关性的有限反馈开销降低方法。该方法首先利用信道向量稀疏表示后非零元素位置已知的条件设计出最优导频矩阵充当投影矩阵，然后利用最小均方误差(MinimumMeanSquareError,MMSE)准则求解出相应的最优恢复矩阵用来恢复原始的CSI。仿真结果与理论分析均表明该方法能够在保证反馈精度的前提下有效降低大规模MIMO系统的有限反馈开销。2.针对大规模MIMO系统，给出了一种基于信道空-时相关性的有限反馈开销降低方法。该方法利用信道的空间相关性设计出每

5、个时间块内的最优导频矩阵充当投影矩阵，然后利用MMSE准则求解出每个时间快内的最优恢复矩阵用来恢复原始的CSI。该方法主要是利用了信道的时间相关性减去上一时间块中已经估计出的CSI，从而减小了当前时间块的信道反馈信息。仿真结果与理论分析均表明该方法能够在保证反馈精度的前提下有效降低大规模MIMO系统的有限反馈开销。关键词：大规模MIMO，压缩反馈，空间相关性，时间相关性I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractThroughoutthedevelopmenthistoryofthewho

6、lemobilecommunicationsystem,wecanlearnthatconstantlyimprovingdatatransmissionratesisthebasicgoalforeachgenerationmobilecommunicationsystem.Sothefifthgenerationmobilecommunicationsystem(5G)whohashighdatatransmissionrateshasbecometheresearchfocusofthecommu

7、nicationsindustry.However,5Gacquiringthisadvantagegreatlyreliesontheapplicationofthemassivemultiple-inputmultiple-output(MIMO)technology.MassiveMIMOisamultipleantennatechnologywhoconfiguresabundantantennasatthetransmitterandthereceiverwiththepurposeofpro

8、vidingservicesformultipleuserssimultaneously.MassiveMIMOcangenerateprecisebeamcurrentutilizingantennasatthetransmitterandthenobtainthearraygainbymeansofcontrollingthedirectionofthebeamcurrent.ThusmassiveMIMOcanimprovethesy