【摘 要】
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近些年来,大规模多输入多输出(Massive Multiple-Input-Multiple-Output, Massive MIMO)技术在无线通信领域受到了相当的关注。通过部署大规模的天线阵列,Massive MIMO技术可
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近些年来,大规模多输入多输出(Massive Multiple-Input-Multiple-Output, Massive MIMO)技术在无线通信领域受到了相当的关注。通过部署大规模的天线阵列,Massive MIMO技术可以消除诸如小尺度衰落和非相关用户间干扰之类的随机性,从而提供显著的频谱效率增益和功率增益。因此,采用了Massive MIMO技术的中继传输系统具有重要的研究价值。首先,本文介绍了一种基于Massive MIMO的中继传输系统,其中多个用户同时通过一个中继站与基站之间进行通信,并且中继站和基站都装备有大规模天线阵列。本文研究了该系统的上行链路和下行链路,对上行链路讨论了最大比合并和迫零信号处理方案,对下行链路讨论了最大比发送和迫零信号处理方案。根据不同信号处理方案的数学表达式,导出了相应的近似遍历频谱效率的闭式表达式。其次,本文分别研究了不同信号处理方案的功率缩放律。结果表明,当中继站天线数和基站天线数增大(趋于无穷时),上行链路中各用户和中继站的发送功率可以分别与中继站和基站的天线数反比例减小而保持遍历频谱效率不变;下行链路中中继站和基站的发送功率可以分别与中继站和基站的天线数反比例减小而保持遍历频谱效率不变。因此,Massive MIMO可以提供非常可观的功率增益。最后,本文分别研究了不同信号处理方案对应的最大化系统近似遍历频谱效率的功率分配问题。对于上行链路中采用迫零处理的方案,通过拉格朗日乘数法和注水算法求得了其最优解。此外,对于其它的三种信号处理方案,归纳了三者通用的一般优化问题:当用户数为2时,分析了不同情况下的最优解;当用户数大于2时,通过设计的算法进行一维搜索求得了次优解。
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