《融合多域特徵信息的大規模MIMO系統傳輸理論研究》是依託鄭州大學，由張建康擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：融合多域特徵信息的大規模MIMO系統傳輸理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張建康
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大規模MIMO系統利用多天線技術可有效提升系統的譜效和能效，充分挖掘和研究空間資源配置以及傳輸方案的設計對系統性能的提升具有重要意義。本項目擬以多維信號處理為理論基礎，以張量分析和張量分解為手段，對系統進行容量分析，並研究基於天線分組的集波束賦形、空間復用、傳輸分集、空間調製等多機制於一體聯合傳輸方案。具體內容包括：1）構建融合多域信息的大規模MIMO信道和接收信號的張量模型，並進行信道容量分析；2）基於利用多域特徵信息抑制導頻污染的思想，提出張量導頻設計方案和信道估計算法；3）研究聯合傳輸方案對系統可達增益和容量的影響，並在此基礎上提出聯合最佳化方案。本項目的研究旨在為大規模MIMO技術的推進和工程實現提供理論支撐和技術支持。
結題摘要
大規模多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）系統配置的大規模天線蘊含豐富的空間增益，可以顯著地提升系統的能效和譜效，具有三大潛在的套用場景：城市區域的宏覆蓋、城市區域的微覆蓋及偏遠地區的回程覆蓋，被視為5G無線通信重要核心技術之一。本項目以多維信號處理和隨機矩陣理論為基礎，對大規模MIMO系統進行了容量分析，並研究了存在導頻污染情形下的信道估計、導頻設計，預編碼技術和基於唯一分解理論的非相干收發機設計。具體而言，本項目的主要研究內容及主要結果為：1）基於頻率復用小區用戶分組方案的最優導頻設計和導頻污染消除。當信道相干時間大於或等於最優分組數時，本方案能完全消除導頻污染。即使信道相干時間小於最優分組數，本方案也能很大程度地減小導頻污染。2）基於集中化處理無線接入網的最優功率分配。本課題組針對數據傳輸性能和信道估計性能密切關聯性，整體最佳化導頻功率和數據傳輸功率所提出的全局功率最佳化方案相較於為最佳化前，可使系統總體可達容量提升33%。3）面向多小區協作接收的動態分簇算法。本課題組所提算法即使在協作資源受到嚴格約束的情況下，也能以較低的計算複雜度，在保證用戶傳輸速率的同時，顯著減小協作簇規模。4）基於唯一分解理論的非相干大規模MIMO收發系統。基於唯一分解理論，研究了信道狀態信息及信道機率密度分布函式未知情況下的非相干空時編碼，最佳化後的參數化星座結合最優比特分配具有低的編碼與解碼複雜度；5）自適應編碼和調製技術輔助的大規模MIMO航空通信系統。當系統配置六四根傳送天線，四根接收天線時，通信距離小於50千米時，飛機之間最大數據傳輸速率可達76.728Mbps。本課題的研究為大規模MIMO技術在5G系統套用提供了重要的理論技術支撐，並拓展了其在未來航空通信中的套用。
