面向5G的大规模MIMO系统能效优化研究

发布时间：2023-08-05 17:06

　　随着海量智能设备和高质量用户体验需求的迅速增加,无线宽带业务量及无线传输速率均呈现出指数增长的趋势。然而,当前支撑高达1 Gbps传输速率的第四代移动通信网络显然无法满足未来的通信需求。因此,关于如何提高和优化第五代移动通信网络(5G)的频谱效率成为了最新的研究潮流,学术界、企业、各个通信组织等都试图在未来通信领域中抢得先机。与此同时,由于庞大的用户数量以及扩大的网络规模,无线通信网络系统的能源消耗呈现出大幅上涨的趋势。通过无线通信系统所产生的温室气体排放所造成的环境污染以及伴随而来的巨大能源消耗己经引起了运营商和整个社会的广泛关注。因此,以最大化能量效率为目标的绿色通信成为了未来无线移动通信的发展方向。在现有的众多5G关键技术中,大规模MIMO(Massive Multiple-input and Multiple-output,Massive MIMO)技术以其良好的传播信道和高频谱效率等优势被作为5G最有潜力的候选技术之一。大规模MIMO技术的核心思想是通过在基站端部署天线阵列来获取空间分集和空间复用增益,进而大幅度提高系统的频谱效率。此外,将大规模MIMO技术应用于异构网络可以...

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 大规模MIMO技术简介
        1.2.1 多用户MIMO技术
        1.2.2 大规模MIMO技术
    1.3 大规模MIMO技术研究现状
        1.3.1 频谱效率
        1.3.2 能量效率
    1.4 研究目标及创新点
    1.5 论文的结构安排
第二章 大规模MIMO下行链路系统的性能分析
    2.1 引言与动机
    2.2 系统模型
    2.3 可达速率的闭合表达式
        2.3.1 下界闭合表达式
        2.3.2 近似闭合表达式
        2.3.3 上界闭合表达式
    2.4 功率效率分析
    2.5 仿真结果与分析
    2.6 本章小结
第三章 大规模MIMO系统的联合天线选择和功率分配
    3.1 引言与动机
    3.2 系统模型
    3.3 联合天线选择和功率分配优化问题
    3.4 联合天线选择和功率分配方案
    3.5 仿真结果与分析
    3.6 本章小结
第四章 非理想CSI大规模MIMO系统的功率分配
    4.1 引言与动机
    4.2 系统模型
        4.2.1 信道估计
        4.2.2 下行传输
    4.3 近似可达速率分析
        4.3.1 MRT预编码
        4.3.2 ZF预编码
    4.4 功率分配方案
        4.4.1 问题公式化
        4.4.2 问题转化
        4.4.3 功率分配算法
    4.5 仿真结果与分析
    4.6 本章小结
第五章 基于DC规划的大规模MIMO系统的功率分配
    5.1 引言与动机
    5.2 系统模型
        5.2.1 信道模型
        5.2.2 遍历可达速率
    5.3 下界可达速率分析
        5.3.1 MRT预编码
        5.3.2 ZF预编码
    5.4 功率分配方案
        5.4.1 功率分配优化问题
        5.4.2 DC规划方法
        5.4.3 基于DC规划的功率分配算法
    5.5 仿真结果与分析
    5.6 本章小结
第六章 大规模MIMO异构网络的联合用户关联和功率分配
    6.1 引言与动机
    6.2 系统模型
        6.2.1 信道模型
        6.2.2 遍历可达速率
    6.3 联合用户关联和功率分配优化问题
    6.4 联合用户关联和功率分配方案
        6.4.1 用户关联
        6.4.2 功率分配
        6.4.3 联合优化算法
    6.5 仿真结果与分析
    6.6 本章小结
第七章 全文总结与展望
    7.1 全文工作总结
    7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果



本文编号：3839013