大规模MIMO系统的天线选择技术研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:snowbar
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大规模多输入多输出(MIMO)技术在不增加带宽及功率的情况下提高系统性能,相较于小规模MIMO在相同时频资源上可服务更多的用户且能降低功率消耗。然而这些性能的提升都是以增加系统硬件成本为代价的,对于大规模MIMO系统来说,天线选择是降低硬件成本的有效技术。因此,本文着重探讨大规模MIMO系统的天线选择技术。首先,本文对传统天线选择技术进行分析,对不同选择天线数、不同衰落环境、不同功率分配方式对其影响进行讨论。之后,在单用户大规模MIMO系统下计算不同选择技术的复杂度,综合考虑复杂度和性能,可得出这样结论:基于范数的天线选择算法更适用于大规模MIMO。针对天线选择相较于最优波束成型技术带来的性能缺失,分析一种基于k-正则化的选择天线的方法,这里的k表示小于发射天线的正整数。这种方法通过对k的选择进行波束成型式天线选择,可通过k的取值进行性能与复杂度的折中。最后,对多用户大规模MIMO系统进行分析,多用户系统由于存在用户间干扰不能直接应用单用户的技术,因此将天线选择技术和预编码技术进行结合。讨论两种线性预编码技术匹配滤波(MF)和迫零(ZF),对二者从不同信噪比、选择天线数、发射天线数、用户数等多角度进行比较。特别地,针对ZF的性能曲线随着用户数先升后降的特点,对ZF的最优用户数进行分析。同时,小区边缘用户是蜂窝网络中的薄弱环节,对其进行重点考量,仿真结果表明,低信噪比下MF性能更优;两种预编码性能曲线存在交点时,当用户数大于交点对应的用户数时,采用MF预编码性能更优。进一步观察发现,经过天线选择后的二者的交点向右偏移,导致ZF性能更优的范围变大。对于这两种预编码技术,从归一化角度更进一步地进行二者的比较。仿真表明,MF预编码采用矩阵归一化方法能取得更好的性能,而ZF则更适合向量归一化。
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