大規(guī)模MIMO系統(tǒng)概述1.1大規(guī)模MIMO概述大規(guī)模MIMO是未來5G技術(shù)的核心技術(shù)，通過在基站配置大規(guī)模的天線陣列獲得空間自由度，因而能增大用戶連接數(shù)，提高了系統(tǒng)容量，并且能獲得很高的能量效率和頻譜效率，它能夠?qū)鬏斔俾侍岣叩揭粋€(gè)較高的水平，它甚至能夠?qū)o線網(wǎng)絡(luò)速度提高到Gbit量級(jí)或者更高的程度，并且在穩(wěn)定性和可靠性上也是十分優(yōu)秀的，圖1.2是大規(guī)模MIMO場(chǎng)景示意圖。在5G技術(shù)中，大規(guī)模MIMO系統(tǒng)不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸量和吞吐量，而且還提高了通信的業(yè)務(wù)質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致大規(guī)模MIMO系統(tǒng)可以有效地提高一個(gè)到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的頻譜使用效率。不論是在基站一側(cè)或者是發(fā)送端，又或是用戶一側(cè)或者是接受端，天線在理論上的配置數(shù)都能達(dá)到成百上千的規(guī)模。并且這也將會(huì)帶來更多的未知與可能性，大規(guī)模MIMO雖然用的是一個(gè)時(shí)頻段，但是在基站一側(cè)的發(fā)送端卻能與不同接收端或用戶一側(cè)交換信息，進(jìn)而通過一系列新的技術(shù)，提升通訊系統(tǒng)在空間的廣度和自由度。這樣做對(duì)于基站來說，提升了同一時(shí)頻段發(fā)送和接收不同多路信號(hào)的效率，而且更好地提升了頻譜利用率，另一方面則是能夠保障用戶收到的數(shù)據(jù)信號(hào)能夠更加的可靠和有效，為用戶提供了更好的服務(wù)質(zhì)量。研究表明，在未來幾十年，互聯(lián)網(wǎng)可能需要提供1000倍于當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的容量。在此期間，很多新的設(shè)備將加入到這個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的大家庭，以至于甚至到2020年將會(huì)有500億臺(tái)進(jìn)行相互連接，所以這是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。人們?yōu)榱私鉀Q這個(gè)巨大的世紀(jì)難題，開始研究30至300GHz這個(gè)毫米波頻段之間的蜂窩系統(tǒng)，這里的可用帶寬比當(dāng)今所用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)寬上許多ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙水靜</Author><Year>2019</Year><RecNum>32</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[22]</style></DisplayText><record><rec-number>32</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="wwpfwz9wts25tae9txkpwpfzpffzzefzzwwd"timestamp="1619493932">32</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>趙水靜</author></authors><tertiary-authors><author>侯曉赟,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>大規(guī)模MIMO-OFDM系統(tǒng)的雙稀疏信道建模與估計(jì)方法研究</title></titles><keywords><keyword>大規(guī)模MIMO</keyword><keyword>角度域</keyword><keyword>信道估計(jì)</keyword><keyword>壓縮感知</keyword><keyword>超分辨率</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><publisher>南京郵電大學(xué)</publisher><work-type>碩士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[42]。當(dāng)前的蜂窩系統(tǒng)頻帶的分配基本上受限于3GHz以下頻帶，但是在毫米波頻率下的情況下，它的實(shí)際可用頻譜遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)存所有蜂窩系統(tǒng)的實(shí)際可用頻帶的范圍，如圖1.3所示。此外，毫米波信號(hào)的極短波長(zhǎng)伴隨著低功率互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體與射頻電路的進(jìn)步相結(jié)合，使得MIMO天線陣列能夠小型化，構(gòu)成大規(guī)模MIMO寬帶系統(tǒng)。這些多天線系統(tǒng)用處十分大，可應(yīng)用于構(gòu)成高增益的電可控陣列，常常用于基站，手機(jī)以及芯片。這一巨大的潛力引起了工業(yè)界乃至學(xué)術(shù)界對(duì)大規(guī)模MIMO蜂窩網(wǎng)絡(luò)的極大興趣。事實(shí)上，大規(guī)模MIMO技術(shù)已經(jīng)發(fā)展相當(dāng)一段時(shí)間了，許多科學(xué)家做過相關(guān)的證明，如果當(dāng)基站一側(cè)配置的天線數(shù)一直增加時(shí)，瑞利衰落和加性高斯白噪聲等干擾對(duì)信號(hào)的影響卻持續(xù)減小，這個(gè)理論發(fā)現(xiàn)能夠讓數(shù)據(jù)的傳輸速率獲得很大的提升。貝爾實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)和研究使它成為了大規(guī)模MIMO技術(shù)的初步雛形和理論依據(jù)，也使得其成為5G中提高系統(tǒng)信道容量和頻譜利用率十分關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)。圖1.2大規(guī)模MIMO場(chǎng)景示意圖圖1.3各頻段的使用情況1.2大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的特性大規(guī)模MIMO系統(tǒng)特性一般有以下幾種：1.處于大規(guī)模MIMO情況下的信道可以等價(jià)為很多并行傳輸信道以獨(dú)立的方式傳遞信號(hào)，利用多徑方式進(jìn)行傳播，在不同子通信信道中同時(shí)向基站發(fā)送或者接收多路數(shù)據(jù)流，用以實(shí)現(xiàn)多路天線數(shù)據(jù)的并行傳輸，充分利用了空間資源。1.當(dāng)一個(gè)基站所配置的天線數(shù)量增加時(shí)，不同用戶間的不同傳輸信道就會(huì)呈現(xiàn)正交化趨勢(shì)。3.結(jié)合5G移動(dòng)通信中的D2D技術(shù)，采用線性預(yù)編碼進(jìn)行預(yù)編