大规模MIMO时分双工系统的鲁棒预编码设计.pdf

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1、第37卷第5期电子与信息学报V01．37NO．52015年5月JournalofElectronics&InformationTechnologyMay2015大规模MIMO时分双工系统的鲁棒预编码设计顾浙骐魏宁张忠培(电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室成都611731)摘要：对于采用大规模MIMO技术的时分双工系统，天线互易误差会破坏上下行信道互易特性，大幅降低预编码算法下行传输性能。由于实际系统难以完全消除天线互易误差，该文以最大化各用户平均信泄噪比为目标，根据天线互易误差的统计特性，设计了对该误差具有鲁棒性的线性预编码算法。同时为了进一步降低用户接收端的等效噪声功率

2、，该文还将该线性鲁棒预编码算法扩展为基于矢量扰动的非线性鲁棒预编码算法，并通过减格辅助技术降低其扰动矢量求解复杂度，使其更适用于大规模MIMO系统应用。计算机仿真结果表明在存在基站天线互易误差条件下，该文所提出的线性与非线性鲁棒性预编码算法的性能均优于传统预编码算法的性能。关键词：无线通信；大规模MIMO；信道互易误差；鲁棒预编码中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1009—5896(2015)05—1180—07DOI：10．11999／JEIT141073RobustPrecodinginMassiveMIMOTimeDivisionDuplexSystemsGuZh

3、e—qiWeiNingZhangZhong—peiNationalKeyLaboratoryo{ScienceandTechnologyonCommunication1Universityol。ElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu611731，China)Abstract：ThedownlinktransmissionperformanceofthemassiveMIMOTimeDivisionDuplex(TDD)systemisbottleneckedbythechannelreciprocityerrorscalleda

4、ntennareciprocityerrors．Antennareciprocityerrorsarehardtobecalibratedcompletelyinpracticalsystems．Inordertoavoidtheperformancedegradationofthedownlinktransmission，alinearrobustprecodingalgorithmisproposed，whichcanmaximizeeachuser’8averageSignaltoLeakageandNoiseRatio(SLNR)byusingthestatistical

5、characteristicsoftheantennareciprocityerrors．Tofurtherreducetheequivalentnoisepowerofusers，thelinearrobustprecodingalgorithmisimprovedintononlinearrobustprecodingalgorithmbyvectorperturbation．Latticereductionaidisalsousedtoreducethecomplexityoftheperturbationvectorsearch，andmakethenonlinearro

6、bustprecodingalgorithmbeavailableforthemassiveMIMO．SimulationresultsshowthattheproposedlinearandnonlinearrobustprecodingalgorithmscanachievebetterperformancethanthetraditionalZeroForcing(ZF)andSLNRprecodingalgorithmswhenantennareciprocityerrorsexist．Keywords：Wirelesscommunication；MassiveMIMO；

7、Channelreciprocityerrors；Robustprecoding1引言g(ChannelStateInformation，CSI)的准确性。由于大规模MIMO技术的天线数远远超过传统大规模MIMO(verylargeMIMO或massiveMIMO技术，以至于频分双]：(FrequencyDivisionMIMO)技术具有系统容量大、基站发射功率低、射Duplex，FDD)系统的下行导频开销和量化反馈开频模块可移植性强、射频器件成本低等特点[1，2]。大销大幅增加