《大規模MIMO系統中克服導頻污染的傳輸方案研究》是依託西安交通大學，由范建存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系統中克服導頻污染的傳輸方案研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：范建存
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
大規模MIMO通過在基站配置大規模天線陣列，可以顯著提高系統的能量效率和頻譜效率，因此被認為是下一代移動通信的關鍵技術而受到廣泛關注。在基站天線顯著增加時，TDD系統因上下行信道互易而受到顯著青睞，但受限於信道相干時間，此時可用的正交導頻有限，以致相鄰小區將不得不復用非正交導頻序列而導致了導頻污染。現有研究表明，導頻污染已成為限制大規模MIMO系統性能的瓶頸。基於此，本申請擬對大規模MIMO系統中克服導頻污染的傳輸方案進行研究，具體包括：（1）根據導頻污染主要由邊緣用戶產生的事實，提出了區別對待邊緣和中心用戶的部分導頻復用方案；（2）將正交導頻序列看做一種資源，提出了基於動態導頻分配和多用戶調度的導頻污染避免方案；（3）基於干擾也是一種有用信號的事實，設計了一種將干擾轉化為有效信號的多小區協作方案。通過這三方面研究，將有效的克服導頻污染，從而推動大規模MIMO技術向實用化發展。
結題摘要
大規模MIMO通過在基站配置大規模天線陣列，可以顯著提高系統的能量效率和頻譜效率，因此被認為是下一代移動通信的關鍵技術而受到廣泛關注。然而現有研究表明，導頻污染已成為限制大規模MIMO系統性能的瓶頸。基於此，本項目主要對大規模MIMO系統中克服導頻污染的傳輸方案進行了研究，具體包括：（1）提出了一種有效的部分導頻復用方案。在該方案中，用戶根據所處的位置被分為強幹擾用戶和弱干擾用戶，其中對前干擾用戶分配不同的導頻以避免導頻污染，而對弱干擾用戶分配相同的導頻以提高導頻的利用率。為了有效的劃分用戶，則將劃分用戶的信乾噪比門限用距離門限進行替代並進行最佳化，基於最大化系統容量給出了不同用戶數下的最佳距離門限。最終結果表明了所提方案的性能優勢及簡單實用性。 （2）提出了一種動態的導頻分配方案。該方案首先分析了導頻污染產生的主要原因，然後給出了一種最佳復用導頻數的確定方法以及那些用戶應該使用這些導頻的分配方案。相對於部分導頻復用方案，由於導頻資源可以用戶的分布情況進行動態分配，因此進一步提升了實際系統的性能。 （3）提出了一種基於3D天線輔助的導頻污染抑制方案。該方案借鑑部分導頻復用方案的思想，將小區分為內環和外環，並對它們用不同的垂直波束覆蓋。由於小區的內環用戶與相鄰小區的外環用戶之間干擾較小，因此可使用相同的導頻而不會產生較大的導頻污染現象，從而提升了系統的性能。 （4）分析了基於部分協作的導頻污染抑制方案在有限規模天線下的系統性能。此方案通過部分協作，實現了利用預編碼使基站天線數無窮大時系統的導頻污染被完全抑制的目的。然而當基站天線數減小和小區用戶數增加時，PCP方案的性能將會急劇惡化。因此，在實際系統當中，需要根據系統的天線配置規模和用戶數來合理的選擇所需的預編碼方案。 在上述四方面的研究中，我們從導頻分配和基於部分協作的角度對大規模MIMO系統中的導頻污染進行了有效抑制，這將進一步完善現有導頻污染抑制的方案，並推動大規模MIMO向實用化發展。
