信息论论文 Massive MIMO 信道综述.doc

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1、MassiveMIMO信道及容量特性综述白智龙201521010507摘要基站端配置大量天线构成的大规模多天线系统，可以进一步挖掘空间域增益,大幅度提升无线通信系统传输容量和功率效率.从理论上看，大规模多天线系统获得空间域增益的前提条件是传播环境中的各子信道满足正交条件•准确的获取无线信道信息是通信系统研究的慕础，它为通信系统的链路级仿真、样机试验和标准制定提供理论基础和技术支撑.本文研究了大规模多天线无线信道的特点，总结了国内外大规模无线信道的测量与建模，研MassiveMimo无线信道的信道容量。无线信道；大规模多天线；信道测量；信道容量第一章综述31」研究背景31

2、.2MIMO综述41.3MIMO研究中的关键问题第二章MassiveMIMO信道2」研究现状62.2信道测量62.3信道容量72.4总结7摘要8第1章综述1.1研究背景现代信息社会的发展，使得宽带信息服务逐步延展到移动终端成为必然趋势，以提供语音业务为主的传统蜂贯移动通信系统，正逐步演变为向移动用户提供互联网接入以及视频和多媒体业务的宽带移动通信系统。在过去的20年中，移动通信技术不断进步，技术标准不断演进，最新推出的第四代移动通信技术（4G）其数据业务传输速率达到每秒百兆甚至千兆比特，能够在较大程度上满足今后一段时期内宽带移动通信应用需求上。然而，随着智能终端普及应用

3、及移动新业务需求持续增长，无线传输速率需求呈指数增长，至2020年，无线通信的传输速率需求将是目前正在运营系统的千倍，能够支撑高达每秒千兆比特传输速率的4G移动通信系统，将仍然难以满足未来移动通信的应用需求。另一方面，随着全球范围内移动用户数与高速数据业务应用的增长以及信息技术系统能源消耗所占比例的不断增加，降低移动通信网络系统的能源消耗已逐渐成为移动通信发展的重要需求，以支持高速率传输为主要目标的4G移动通信技术，将难以满足未来移动通信对能耗效率的需求。因此，移动通信技术需要在4G基础上不断演进，满足超高传输速率无线通信的相关需求。世界各国在推动4G产业化工作的同时，

4、已开始着眼于新一代移动通信技术（5G）的研究，力求使无线移动通信系统性能和产业规模产生新的飞跃。4G之后移动通信的发展，需要新的重大科学问题的解决和原理性的突破，在无线频谱资源日趋紧张的情况下，如何在4G基础上，将无线移动通信的频谱效率和功率效率进一步提升一个量级以上，是4G之后移动通信技术的核心所在。4G之后移动通信发展需要在网络系统结构、组网技术及无线传输技术等方面进行新的变革，从根本上解决移动通信的频谱有效性和功率有效性问题，实现更高频谱效率和绿色无线通信的双重目标。面向4G之后移动通信的发展，为提高无线资源利用率、改善系统覆盖性能、显著降低单位比特能耗，异构分布

5、式协作网络技术及智能自组织组网技术得到业界更加广泛的关注。1.2MIMO综述在分布式协作网络系统中，处于不同地理位置的节点（基站、远程天线阵列单元或无线中继站）在同一时频资源上协作完成与多个移动通信终端的通信，形成网络多输入多输出（MIMO）信道，可以克服传统蜂裁系统中MIMO技术应用的局限，在提高频谱效率和功率效率的同时，改善小区边缘的传输性能。然而，在目前典型的节点天线个数配置和小区设置的情况卜，研究工作表明网络MIMO传输系统会出现频谱和功率效率提升的“瓶颈”问题。为此，研究者们提出在各节点以大规模阵列天线替代目前采用的多天线，由此形成大规模MIMO无线通信环境,

6、以深度挖掘利用空问维度无线资源，解决未来移动通信的频谱效率及功率效率问题。大规模MIMO无线通信的基木特征是：在基站覆盖区域内配置数I一根甚至数百根以上天线，较4G系统中的4（或8）根天线数增加一个量级以上，这些天线以大规模阵列方式集中放置;分布在基站覆盖区内的多个用户，在同一时频资源上，利用基站大规模天线配置所提供的空问自由度，与基站同时进行通信，提升频谱资源在多个用户之问的复用能力、各个用户链路的频谱效率以及抵抗小区问干扰的能力，由此大幅提升频谱资源的整体利用率;与此同时，利用基站大规模天线配置所提供的分集增益和阵列增益，每个用户与基站之问通信的功率效率也可以得到进

7、一步显著提升。大规模MIMO无线通信通过显著增加基站侧配置天线的个数，以深度挖掘利用空问维度无线资源，提升系统频谱效率和功率效率，其所涉及的基本通信问题是:如何突破基站侧天线个数显著增加所引发的无线传输技术“瓶颈”，探寻适于大规模MIMO通信场景的无线传输技术。1.3MIMO研究中的关键问题近两年来，大规模MIMO无线通信引起了研究者们的广泛关注，文献上出现了一些初步的相关研究工作报道，这些工作涉及传输性能分析、传输方案设计等多个方面。从已报道的工作可见：（1）关于大规模MIMO信道的理论建模和实测建模的工作较少，还没有受到广泛认可的信道