《面向5G的大規模MIMO可靠傳輸技術研究》是依託北京交通大學，由劉銘擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向5G的大規模MIMO可靠傳輸技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉銘
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大規模MIMO技術利用大量的基站天線達到了前所未有的頻譜效率和系統容量，被廣泛認為是第五代移動通信（5G）的標誌性支撐技術。然而大規模MIMO系統中基於上行訓練的信道獲取模式容易受到多用戶間重用導頻的干擾，也容易遭到惡意用戶發動的導頻攻擊。這使其性能的發揮受到嚴重的制約，並造成信息傳輸中的安全隱患。本項目針對5G發展需求，研究大規模 MIMO系統中的可靠傳輸理論與關鍵技術。具體的，本項目擬從三個主要方面展開工作：（1）研究基於智慧的導頻分配策略以及高性能信道估計方法的大規模MIMO信道獲取方式；（2）研究使用分散式空-時編碼，以增強大規模MIMO下行鏈路中預編碼抵抗導頻污染的能力；（3）研究存在惡意用戶攻擊導頻信號的情況下，大規模MIMO系統上、下行信息的可靠傳輸。本項目將力求在以上三個方面取得理論突破和技術創新，對我國5G技術的發展和積累起到積極的作用。
結題摘要
在本基金項目框架內，課題組圍繞著未來5G移動通信系統核心技術——大規模MIMO所面臨的關鍵挑戰展開了研究工作。通過整理大規模MIMO技術在導頻污染、信號預編碼、信道狀態信息獲取等關鍵研究方向上的重要文獻，課題組理清了大規模MIMO技術發展的脈絡、明確了技術的進展程度，進一步明確了在大規模MIMO技術面臨的諸多挑戰中，導頻污染現象的發現與防範、大規模MIMO系統高效隨機接入機制、低複雜度MIMO疊代解碼算法等三個問題缺乏系統的研究，未能得到有效的解決，是限制大規模MIMO技術理論性能發揮的亟待解決的問題。針對上述問題，本課題具體在以下三個方面展開了研究：（1）研究了低複雜度疊代MIMO解碼算法，使得MIMO接收機可以在存在干擾的情況下，更有效地恢復用戶數據，並且提出適宜於硬體實現的基於定點數表示方式的算法實現方式。（2）研究了大規模MIMO系統中導頻污染現象的檢測方法。推導了大規模MIMO場景下的信號相位差的理論分布範圍，提出了一種基於隨機符號序列的導頻污染檢測方法。該方法適用於用戶使用單個發射天線的場景。進一步，在用戶使用多個天線的場景下，利用大維隨機矩陣理論研究了合法用戶信號特徵值的分布區間，並以此為依據提出了一種基於隨機矩陣理論的導頻污染現象檢測方法。基於項目所搭建的基於軟體無線電的硬體實驗平台，研究了利用無線信道的隨機性和設備指紋提升物理層安全性的方法。（3）研究了大規模MIMO系統中的高效隨機接入機制。利用大規模MIMO系統中所擁有的空間自由度，提高多用戶隨機接入的能力。提出通過合併大量天線接收到的用戶信號，抑制信道隨機特性以及加性噪聲對用戶信號產生的影響，使基站接收到的不同用戶信號表現為多個有用信號的疊加，從而將多用戶接入問題轉化成多用戶信號解碼的問題。有效提高了大規模MIMO系統多用戶接入能力。
