大規模MIMO系統中信道估計與導頻設計研究

《大規模MIMO系統中信道估計與導頻設計研究》是依託東南大學，由戚晨皓擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：大規模MIMO系統中信道估計與導頻設計研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：戚晨皓
• 依託單位：東南大學

中文摘要

通過配置大量發射天線和接收天線構建大規模MIMO系統，在無需改變現有無線通信架構的情況下，能顯著提高數據傳輸速率，滿足未來無線通信需求。而TDD大規模MIMO系統目前最大的性能瓶頸在於導頻污染。導頻污染能引起小區間干擾，導致系統性能出現飽和。因此，本項目重點研究TDD大規模MIMO系統上行鏈路的信道估計與導頻設計，充分利用無線信道的稀疏性進行稀疏信道估計，減少導頻開銷；探索最優的導頻設計準則及導頻序列，最佳化導頻結構；採用多小區協作及聯合調度，進行多小區聯合信道估計，並研究與之相匹配的下行鏈路最優波束成型方案，深入分析小區間干擾、系統容量、發射功率隨基站天線數目和用戶數目增長時的漸進變化規律，從而減少導頻污染及小區間干擾，提高信道估計精度、降低運算複雜度、提升大規模MIMO系統總容量。本項目的研究工作將為實際大規模MIMO系統上行鏈路信道估計及導頻設計提供依據。

結題摘要

作為第五代移動通信（5G）無線傳輸的關鍵技術之一，大規模MIMO技術備受學術界和工業界的關注。由於基站天線數目擴大了1-2個數量級以上，需要估計的無線信道數目大幅增加，導致導頻開銷與信道估計複雜度大幅上升，本項目的研究工作意在解決或緩減這一問題。項目主要研究了大規模 MIMO系統的信道估計方法、導頻設計準則與導頻最佳化設計、多小區協作與聯合調度三方面內容。以稀疏性為主線，通過發掘無線多徑信道的稀疏性，基於壓縮感知技術進行稀疏信道估計，探索相適的導頻設計準則與導頻結構，降低導頻開銷，提高頻譜利用率。整理髮表SCI論文13篇（其中項目負責人作為第一作者占6篇、作為通訊作者占3篇），受邀撰寫大規模MIMO系統研究進展綜述論文1篇。特別是項目研究獲得的“通過發掘信道聯合稀疏性進行大規模MIMO上行信道估計”方面的成果，受到國際關注，項目負責人因此受到國際知名SCI期刊Electronics Letters的人物專訪（2014年11月份第50卷23期），該成果首次將結構化壓縮感知技術用於大規模MIMO系統的上行信道估計，充分發掘了多個信道的聯合稀疏性，將上行信道估計建模為聯合稀疏重建問題，提出了一種塊狀最佳化正交匹配追蹤算法，並證明隨著大規模MIMO系統基站天線數目趨向於無窮，稀疏重建性能可以得到大幅提高。另外，項目組積極參加了國內外學術交流，參加了IEEE國際通信年會ICC、IEEE車載技術年會VTC等知名國際會議。項目負責人作為第一發明人申請美國專利1項、歐洲專利1項、WIPO專利3項、中國國家發明專利4項。本項目研究獲得的MIMO無線通信技術成果套用於物聯網無線傳輸獲得顯著效果，項目負責人獲2016年度中國輕工業聯合會技術進步獎二等獎（排名第三）。本項目的研究工作將有助於為大規模MIMO技術及5G標準化提供參考和依據。