论文部分内容阅读
大规模多用户MIMO（Multi-user multiple-input multiple-output）由于在基站配置了相当数量的天线，显著提高了频谱效率，正在逐步成为下一代无线通信领域的研究热点之一。类似于传统的MU-MIMO，在大规模MU-MIMO通信系统中，波束成形技术能有效抑制多用户干扰与用户天线间干扰，明显提高系统的误码性能与和速率性能。本文在调研了MU-MIMO中波束成形算法的基础上，重点研究与仿真分析了它们在大规模MIMO环境中的性能与复杂度，并推导了匹配滤波(Matched filter, MF)的信干噪比(Signal-to-interference-and-noise ratio，SINR)的近似概率密度函数（Probability densityfunction, PDF）表达式。论文的主要工作如下: 1)为了更全面地观察代表性波束成形算法在天线趋向大规模时的性能趋势，分别在完美信道状态与非完美信道状态信息下，研究了大规模MIMO场景中匹配滤波、迫零、奇异值分解、块对角化与最大化信泄噪比五种波束成形算法。仿真表明:固定发射功率、用户数及每用户接收天线数，随着基站天线数目的增加，上述五种预编码算法的误码率趋于同一个下界，而和速率收敛于同一个上界;信噪比越高，MF预编码就需要在基站配置更多天线以达到和速率上界与误码率下界;信道估计误差越大，所研究的五种预编码器的和速率及其上界下降越多。 2)同其他基于矩阵分解的线性波束成形算法相比，MF具有低复杂度的优势，因此在大规模MIMO系统中广受关注。于是本文推导了大规模MIMO环境下基站采用MF波束成形时，用户端SINR的近似PDF表达式，该表达式对于将来推导、分析与评估系统性能，如和速率、中断概率等至关重要。仿真表明:本文推导的两种SINR的PDF公式在天线趋于大规模时接近通过数值仿真得到的PDF;在低信噪比下，当天线为中等规模时，推导的PDF与数值仿真的PDF已相当吻合。