Massive MIMO系統導頻污染下的信道估計

［楊中豪 喬寬］

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Massive MIMO系統導頻污染下的信道估計

［楊中豪 喬寬］

摘要

大規模MIMO（Multiple-Input-Multiple-Output）目前已成為5G無線通信領域最具潛力的研究方向之一，導頻污染成了制約整個大規模MIMO系統性能的“瓶頸”。本文論述了大規模MIMO系統導頻污染問題，分析了導頻污染下的傳統信道估計算法。針對導頻污染下最小均方誤差（Minimum Mean-Squared Error，MMSE）估計算法需要獲取完美的小區間大尺度信道系數，介紹一種改進的多小區大規模MIMO系統信道估計算法，性能接近理想的MMSE算法。

關鍵詞：大規模MIMO MMSE 導頻污染

楊中豪

重慶郵電大學通信與信息工程學院。

喬寬

重慶郵電大學通信與信息工程學院。

0 引言

隨著現代科學技術的迅猛發展，通信領域也處在不斷的進步之中，特別是近些年來，更是突飛猛進。圖1為移動通信技術演進示意圖，到目前為止，5G還沒有一個具體的標準。大規模MIMO無線通信，在基站覆蓋區域內配置數十根甚至數百根以上天線，較4G系統中的4（或8）根天線數增加一個量級以上，已經成為下一代通信的關鍵候選技術，如圖1所示。

總體來說，大規模 MIMO能夠在未來提供更高的能量效率、頻譜效率和更好的安全性、更強的穩健性的無線寬帶網絡。研究表明，大規模MIMO系統的性能主要受限于導頻污染[1]。導頻污染的根本原因是不同小區共享頻譜，而直接原因是不同小區用戶的導頻序列是相關的，信道估計過程中包含了小區間干擾。

圖1 移動通信技術演進示意圖

1 導頻污染

大規模MIMO技術主要是應用在 TDD 系統中，而在TDD 系統中根據幀的結構，可知導頻序列的長度是有限的，因此每個小區中可用的正交導頻序列也是有限的。……