【无小区大规模MIMO系统及相关技术概述1400字】

无小区大规模MIMO系统及相关技术概述1.1.无小区大规模MIMO系统架构与特点传统蜂窝网络中，通过在基站端配备大规模天线可以实现在小区中心达到较高的峰值速率，但是由于小区内环境的变化以及小区间越区切换使得用户的服务质量并不稳定可靠，并且严重限制了小区边缘用户的服务质量。同时，随着通信网络的密集化，以小区为中心设计的蜂窝网络将难以满足未来通信对超可靠、低时延、超大链接、高速率的发展需求。为此，超越蜂窝范式的“无小区”网络应运而生。图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s11无小区大规模MIMO系统架构图ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Björnson</Author><Year>2020</Year><RecNum>38</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[48]</style></DisplayText><record><rec-number>38</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5w5xwx9ro9rdf4ef0xk52wpj2rx9v9p2ttxt"timestamp="1620485982">38</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>E.Björnson</author><author>L.Sanguinetti</author></authors></contributors><titles><title>MakingCell-FreeMassiveMIMOCompetitiveWithMMSEProcessingandCentralizedImplementation</title><secondary-title>IEEETransactionsonWirelessCommunications</secondary-title></titles><periodical><full-title>IEEETransactionsonWirelessCommunications</full-title></periodical><pages>77-90</pages><volume>19</volume><number>1</number><dates><year>2020</year></dates><isbn>1558-2248</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1109/TWC.2019.2941478</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[48]Yang和Marzetta于2013年首次提出“无小区”的概念ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Yang</Author><Year>2013</Year><RecNum>231</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[47]</style></DisplayText><record><rec-number>231</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5w5xwx9ro9rdf4ef0xk52wpj2rx9v9p2ttxt"timestamp="1620487542">231</key></foreign-keys><ref-typename="ConferenceProceedings">10</ref-type><contributors><authors><author>H.Yang</author><author>T.L.Marzetta</author></authors></contributors><titles><title>Capacityperformanceofmulticelllarge-scaleantennasystems</title><secondary-title>201351stAnnualAllertonConferenceonCommunication,Control,andComputing(Allerton)</secondary-title><alt-title>201351stAnnualAllertonConferenceonCommunication,Control,andComputing(Allerton)</alt-title></titles><pages>668-675</pages><keywords><keyword>Antennas</keyword><keyword>Vectors</keyword><keyword>Interference</keyword><keyword>Signaltonoiseratio</keyword><keyword>Arraysignalprocessing</keyword><keyword>Channelestimation</keyword><keyword>Basestations</keyword><keyword>Large-scaleantennasystem</keyword><keyword>multicell</keyword><keyword>conjugatebeamforming</keyword><keyword>matched-filtering</keyword><keyword>zero-forcing</keyword><keyword>pre-coding</keyword><keyword>decoding</keyword><keyword>MIMO</keyword><keyword>pilotcontamination</keyword><keyword>capacity</keyword><keyword>spatialmultiplexing</keyword></keywords><dates><year>2013</year><pub-dates><date>2-4Oct.2013</date></pub-dates></dates><urls></urls><electronic-resource-num>10.1109/Allerton.2013.6736589</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[47]，Ngo，Ashikhmin，Yang，Larsson和Marzetta于2015年首次提出了无小区的新型网络架构ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Ngo</Author><Year>2015</Year><RecNum>6</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[8]</style></DisplayText><record><rec-number>6</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5w5xwx9ro9rdf4ef0xk52wpj2rx9v9p2ttxt"timestamp="1620483274">6</key></foreign-keys><ref-typename="ConferenceProceedings">10</ref-type><contributors><authors><author>H.Q.Ngo</author><author>A.Ashikhmin</author><author>H.Yang</author><author>E.G.Larsson</author><author>T.L.Marzetta</author></authors></contributors><titles><title>Cell-FreeMassiveMIMO:Uniformlygreatserviceforeveryone</title><secondary-title>2015IEEE16thInternationalWorkshoponSignalProcessingAdvancesinWirelessCommunications(SPAWC)</secondary-title><alt-title>2015IEEE16thInternationalWorkshoponSignalProcessingAdvancesinWirelessCommunications(SPAWC)</alt-title></titles><pages>201-205</pages><dates><year>2015</year><pub-dates><date>28June-1July2015</date></pub-dates></dates><isbn>1948-3252</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1109/SPAWC.2015.7227028</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[8]，即无小区大规模MIMO网络架构。无小区大规模MIMO系统架构如图2-2所示，在通信覆盖范围分布地部署数百上千个AP，每个AP装备单天线或多根天线，并通过回程链路与CPU相连，彼此相互协作，使用同一时频资源为系统中的用户提供服务。所谓“无小区”是指在通信传输过程中，从用户角度来看，系统不存在小区边界，因为影响用户的所有AP都会积极参与通信。例如，当用户发送上行链路数据信号时，所有接收到该信号且SNR高于阈值的AP都将参与协作解码该信号。无小区大规模MIMO将大规模MIMO与分布式天线各自的优势结合，一方面，利用大规模数目的AP，可以带来更高的复用和分集增益，有效抗干扰、提升系统峰值速率；另一方面在通信覆盖范围内随机分布的众多AP使用户与服务天线之间的平均距离大幅降低，从而使网络均匀覆盖整个区域，增强用户公平性。另外，无小区大规模MIMO系统中消除了小区和小区边界的概念，有效避免了蜂窝网络中固有的频繁越区切换和小区间干扰问题。基于这些优势，无小区大规模MIMO系统被认为是未来通信中极具潜力的网络架构之一。1.2.TDD技术TDD技术，即时分双工技术，通过设置保护时间来分隔处于同一频带上的上下行通信信道，与之对应的频分双工（FrequencyDivisionDuplex，FDD）技术，通过设置保护频段来分隔两个频率的上下行信道。TDD技术避免了在同一时间段内占用大量频谱资源，使频谱资源利用率得到提高，相较于FDD技术，有明显的优势，因而成为目前主流的通信技术。由于TDD模式下，上下行链路采用相同的频带进行传输，当上下行的发送时间间隔足够短时，可以认为上行信道和下行信道的衰落基本相同，这就是TDD模式下信道的互易性。如图所示，由奈奎斯特-香农采样定理，相干间隔的长度为个符号长度，其中为相干时间，为相干带宽。通信系统在每个相干间隔采用TDD模式传输，包括上行信道和下行信道。为了通过信道估计获取CSI，在每个相干间隔中划分个符号长度用于上行导频传输，而其余的个符号长度可以用户有效数据的传输，其中个符号长度用户上行有效数据传输，个符号长度用于下行有效数据传输。由于信道具有互易性，系统在完成上行信道估计后，就可以直接获得下行的CSI，因此不需要再单独对下行信道进行估计。基于这种特性，无小区大规模MIMO系统使用TDD传输，在节省导频资源和简化信道估计方面具有巨大优势。在无小区大规模MIMO系统中，用于