1。4  论文结构 5

2  大规模MIMO系统模型 6

2。1  信道模型 6

2。2  导频训练 7

2。3  上行数据传输 8

2。4  下行数据传输 10

2。5  本章小结 12

3  基于服务质量的导频分配方案 13

3。1  引言 13

3。2  最优化问题建立 13

3。3  导频分配方案 15

3。4  仿真结果与分析 18

3。5  本章小结 27

结  论 25

致  谢 29

参考文献 30

附录A  毕业设计期间成果列表 33

1  绪论

1。1  大规模MIMO系统研究背景

无线通讯技术及移动互联网的迅猛发展，促进了人们对无线传输需求的持续增长。越来越多的无线设备接入移动网络，新的服务及应用层出不穷。预计到2018年，全球移动宽带的用户量将有望达到90亿；到2020年，移动通信网络的容量需求将会是当前网络容量的1000倍[1]。对于未来高标准的移动通信，即使是传输速率达到千兆比特每秒的第四代移动通信系统(The fourth generation mobile communication system，4G)，仍将很难支撑。因此，在推动4G产业化的同时，世界各国已经开始着眼于第五代移动通信技术(The fifth generation mobile communication system，5G)的研究工作，力争大幅提高无线通信的系统性能，扩大产业规模 [2]。论文网

5G移动通信系统要求提高频谱资源的利用率，增大覆盖区域范围，降低基站发射能耗等等，以支撑规模庞大的移动通信需求。各种新式技术，如大规模MIMO技术、异构协作网络技术、智能组网技术等，成为研究和发展的热点。目前，研究人员考虑主要从三个维度提升5G移动通信的业务能力：1)引进新的无线传输技术，提高空间资源的利用率；2)改善目前的蜂窝网络结构，或建立新型结构（如超密集型小区），加深小区智能化发展，提高系统吞吐量；3）延伸到毫米波、可见光等波段，扩充有限的频率资源。

在传统的MIMO技术基础上，发展了一种分布式协作网络系统，联合多个节点（基站、无线中继等）完成移动通信终端的信息交换，这种技术改善了传统MIMO技术，但由于节点天线数目限制，系统在功率效率和频谱效率无法显著提高[3]。因此，在基站建立大规模天线阵列的想法应运而生[4-5]，由此形成了大规模MIMO无线通信系统，如图1。1所示。大规模天线阵列能充分利用空间维资源，突破MIMO技术中功率效率和频谱效率的限制。

 大规模MIMO无线通信系统

1。2  大规模MIMO系统的发展现状

1。3  导频污染及其减轻方法

对于大规模MIMO系统导频污染的问题，具体说明如下：由于导频时间长度必须小于信道的相干时间，而导频的频域宽度受用户的上行带宽限制，因此要为当前服务小区以及所有相邻小区内的所有用户分配相互正交的导频，尤其困难，特别是考虑到高速移动的用户时。目前大规模MIMO系统会优先考虑完全频率复用（复用因子为1），即所有小区都使用全部频率资源，从而优先保证小区内所有用户导频正交。这样，不同小区的用户导频则无法保证正交，小区边缘用户向当前小区和周围小区同时发送导频信号（如图1。2所示），造成导频污染。基站接收到污染的导频信号后，无法对该用户的上行信道进行准确估计，进而导致系统整体性能出现瓶颈。