1、大規(guī)模天線(Massive Multiple Input and Multiple Output，massive MIMO)技術(shù)作為第五代移動(dòng)通信(The Fifth Generation of Wireless Communications，5G)的關(guān)鍵使能技術(shù)之一，在近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)。蜂窩通信系統(tǒng)中應(yīng)用大規(guī)模天線技術(shù)，在基站(Base Station，BS)配備成百上千根天線實(shí)現(xiàn)較窄的波束賦形，不僅可以提高接收信號(hào)強(qiáng)度，也可以允許

2、多個(gè)用戶(User Equipment，UE)之間的時(shí)間復(fù)用和頻率復(fù)用，因此可以很大程度提高通信系統(tǒng)的頻譜效率和能量效率。為了實(shí)現(xiàn)精確的波束賦形，發(fā)射機(jī)需要完美信道狀態(tài)信息(Channel State Information，CSI)。在時(shí)分雙工(Time Division Duplexing，TDD)的工作模式下，用戶發(fā)送正交導(dǎo)頻序列基站側(cè)進(jìn)行信道估計(jì)是獲取信道狀態(tài)信息最有效的方式。由于正交導(dǎo)頻序列數(shù)目受相干時(shí)間長(zhǎng)度限制，難以滿足系統(tǒng)

3、中用戶數(shù)目越來(lái)越大的需求，用戶之間難免要進(jìn)行導(dǎo)頻復(fù)用，引起了信道估計(jì)的干擾，也就是導(dǎo)頻污染問(wèn)題，成為限制massive MIMO系統(tǒng)性能優(yōu)勢(shì)的主要瓶頸性因素之一。本文針對(duì)多用戶多小區(qū)massive MIMO系統(tǒng)中的導(dǎo)頻污染問(wèn)題，主要研究了導(dǎo)頻分配(Pilot Allocation，PA)和導(dǎo)頻污染預(yù)編碼(Pilot Contamination Precoding，PCP)的聯(lián)合設(shè)計(jì)以及動(dòng)態(tài)的導(dǎo)頻分配算法設(shè)計(jì)。主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:

4、>　　首先，對(duì)massive MIMO系統(tǒng)中的信號(hào)模型進(jìn)行了分析，推導(dǎo)了系統(tǒng)中上下行鏈路信號(hào)干擾噪聲比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）的閉式表達(dá)式，并分析了導(dǎo)頻污染對(duì)于系統(tǒng)性能的具體影響，同時(shí)分別分析了導(dǎo)頻污染預(yù)編碼和導(dǎo)頻分配對(duì)于系統(tǒng)性能的影響。
　　其次，提出一種導(dǎo)頻分配和導(dǎo)頻污染預(yù)編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)的算法。導(dǎo)頻污染預(yù)編碼技術(shù)指的是在下行傳輸之前，對(duì)用戶數(shù)據(jù)做預(yù)處理，以減小導(dǎo)

5、頻污染的影響。在現(xiàn)有的關(guān)于導(dǎo)頻污染預(yù)編碼技術(shù)的研究之中，不同小區(qū)用戶隨機(jī)復(fù)用導(dǎo)頻，也就是不考慮導(dǎo)頻分配。研究發(fā)現(xiàn)，在采用導(dǎo)頻污染預(yù)編碼的系統(tǒng)之中，改變不同用戶之間的導(dǎo)頻復(fù)用方式，系統(tǒng)的性能也有所改變。因此為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，針對(duì)導(dǎo)頻污染預(yù)編碼技術(shù)，本文提出了兩種基于導(dǎo)頻污染預(yù)編碼技術(shù)的導(dǎo)頻分配方案設(shè)計(jì)，分別是基于貪婪思想的算法以及基于矩陣變換的算法，首先以最大化系統(tǒng)可達(dá)速率之和為優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)行導(dǎo)頻分配和導(dǎo)頻污染預(yù)編碼聯(lián)合設(shè)計(jì);在此基

6、礎(chǔ)之上，為了兼顧用戶公平性，以最大化系統(tǒng)中用戶可達(dá)速率乘積為優(yōu)化目標(biāo)，旨在以更低的復(fù)雜性實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的系統(tǒng)性能改進(jìn)。
　　最后，提出了一種動(dòng)態(tài)的導(dǎo)頻分配設(shè)計(jì)方案。傳統(tǒng)的導(dǎo)頻分配方案大多針對(duì)每個(gè)小區(qū)中用戶數(shù)目固定不變的場(chǎng)景，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，如果有用戶增添，則需要重新對(duì)系統(tǒng)中用戶進(jìn)行導(dǎo)頻分配，靈活性較差，而且復(fù)雜度較高。因此，本文提出一種動(dòng)態(tài)的導(dǎo)頻分配算法，針對(duì)系統(tǒng)中有用戶增添的情況，只改變部分用戶的導(dǎo)頻分配信息，以較低的復(fù)雜度代價(jià)