【摘 要】
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大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统可以在相同的时频资源下同时为不同用户提供服务,频谱效率得到了显著提升,已然成为第五代移动通信的关键技术。然而目前针对大规模MIMO系统中的球面波特征研究不充分,忽略了其对系统设计的影响,本文基于包含球面波特征的大规模MIMO系统,研究了单用户系统和多用户系统下行链路的无线传输理论。针对球面波的单用户大规
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大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统可以在相同的时频资源下同时为不同用户提供服务,频谱效率得到了显著提升,已然成为第五代移动通信的关键技术。然而目前针对大规模MIMO系统中的球面波特征研究不充分,忽略了其对系统设计的影响,本文基于包含球面波特征的大规模MIMO系统,研究了单用户系统和多用户系统下行链路的无线传输理论。针对球面波的单用户大规模MIMO系统,本文对非均匀线性阵列MIMO系统传输理论进行了研究。首先,在三维空间中建立了非均匀线性天线阵列几何模型。其次,使用统计信道状态信息,在双分支MIMO信道中得出最优发射方向和最优功率分配的闭式表达式。最后,在所提最优发射策略的基础上,以最大系统容量为目标,给出了最佳的天线阵列设计方案。数值结果表明,提出的发射算法和天线阵列设计方案可以显著提高系统性能。针对球面波的多用户线性阵列大规模MIMO系统,基于统计信道状态信息,本文研究了多用户大规模MIMO最优发射算法。分析了影响系统性能的特征参数,得到了最优发射方向的闭式表达式。研究结果表明,球面波模型下的最优发射算法与多用户所处位置有关,采用用户调度策略可以解决波束与用户间的误匹配问题。在此基础上,提出了一种基于贪婪思想的低复杂度用户调度策略,仿真结果显示,所提方案能以较低复杂度达到近似最佳性能。针对包含球面波特征圆形阵列多用户大规模MIMO系统,利用统计信道状态信息,给出了圆形阵列系统最优发射方向的闭式解。并通过分析指出圆形阵列的半径可影响该发射算法,并与线性阵列多用户大规模MIMO系统做了对比分析。仿真结果显示,圆形阵列系统性能与圆形阵列半径设置相关。论文在包含球面波特征的大规模MIMO系统中得到的上述研究成果,对该方向的研究具有一定的指导意义。
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