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专题
2020/8/25 14:36

基于大规模MIMO技术的5G无线信道建模及仿真

邮电设计技术  信雪梅,南作用

本文版权为《邮电设计技术》所有,如需转载请联系《邮电设计技术》编辑部

摘要:

作为 5G 关键技术之一,Massive MIMO 技术通过提供更灵活的空间复用能力可以有效提高系统容量和频谱利用率。但 Massive MIMO 信道更加复杂的传播特性使Massive MIMO信道模型的研究成为难点,大多数算法存在复杂度过高的问题,系统性建模仿真非常缺乏。对大规模MIMO无线信道建模的研究现状进行了介绍和分析,提出了一种适用于实际网络规划的Massive MIMO信道建模方法,并进行系统级仿真验证。

关键词:Massive MIMO;5G;信道建模;无线仿真

doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2020.07.009

引言

在过去30多年间,移动通信经历了从语音业务到移动宽带数据业务的飞跃式发展,不仅深刻地改变了人们的生活方式,也极大地促进了社会和经济的发展。而人们对无线通信数据业务需求的爆发式增长也促进了 5G 的研发和标准化工作,在 2015 年的日内瓦 ITU-R 大会上 5G 被正式命名为 IMT-2020。5G 涉及连续广域覆盖、热点高容量、低时延高可靠和低功耗大连接等场景。技术挑战包括 0.1~1 Gbit/s 的用户体验速率,数十 Gbit/s的峰值速率,一百万每平方公里的连接数密度,毫秒级的端到端时延等。为满足更多样化的场景和更极致的性能体验,稀疏码分多址(SCMA)、多图样分割多址(PDMA)、用户共享接入(MUSA)等新型多址技术、大规模天线、超密集组网和全频谱接入都被认为是 5G 的关键使能技术。MIMO 技术已经在 4G 系统中广泛应用,面对 5G 在传输速率和系统容量等方面的性能挑战,天线数量进一步增加将是MIMO 技术继续演进的重要方向。通过大规模天线,基站可以在三维空间形成具有高空间分辨能力的高增益窄细波束,提供更灵活的空间复用能力,改善接收信号强度并更好地抑制用户间干扰,大大提高系统容量和频谱利用率,从而被作为5G物理层的关键技术之一。

文章主要研究Massive MIMO 信道建模,首先介绍了无线信道的衰落特征,Massive MIMO 信道条件所具有球面波特性和非平稳特性,其次对当前无线信道建模的一般方法进行了阐述和探讨,并提出一种适用于实际网络规划仿真的Massive MIMO信道建模方法。

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