论文部分内容阅读
近些年来,随着智能设备的普及,移动用户对数据业务的需求爆炸式增加。为了用户满足日益增长的需求,人们开始研究更快速、更高效的下一代移动通信系统,又名第五代移动通信系统(5G)。其中,大规模MIMO技术因为其可实现高频谱效率、高能量效率而被业界认为是5G的关键技术。本文首先介绍了大规模MIMO技术的特点与优势,说明了大规模MIMO技术在国内外的发展现状,以及将随机几何应用于无线网络建模中的优势,从而引出了大规模MIMO系统中基于随机几何模型的基站覆盖技术研究的需求。接着本文总结了大规模MIMO技术的主要技术要点和随机几何理论,其中,大规模MIMO技术包括点对点、多用户、多小区大规模MIMO技术。在多小区大规模MIMO技术中本文重点分析了导频污染的成因及对系统性能的影响。随机几何理论包括点过程理论,及分析中的常用定理及方法,比如坎贝尔定理和概率母泛函。然后,本文对大规模MIMO系统进行了随机几何建模,将基站的空间分布抽象为泊松点过程,用户随机分布在以每个基站位置为圆心的圆形覆盖区域内,然后计算出导频序列平均复用概率来估计导频污染对系统的影响,最后我们推导出了大规模MIMO系统中下行覆盖概率的表达式和下行用户平均可达速率的表达式,并通过数值仿真研究了覆盖概率和平均可达速率与基站密度、频率复用因子的关系。最后,本文基于大规模MIMO系统的随机几何模型,研究了大规模MIMO系统中基站覆盖技术,研究显示,要满足系统覆盖(中断率)的要求,系统中部署的基站密度存在上界。借用朗伯W函数,本文给出了基站密度上界的表达式,以及成功面积频谱效率的上界的表达式。最后通过数值仿真,我们展示了系统可接受最大中断率与基站密度上界、成功面积频谱效率上界的关系。