一种采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统技术方案

本发明专利技术涉及一种采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统，包括：中央处理单元CPU、接入点AP、无小区用户CFUE和设备对设备用户DUE；该系统的分析方法包括：计算所述系统架构下CFUEs速率的闭式表达式；计算所述系统架构下DUEs速率的闭式表达式；获得系统的和速率。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术能够解释一些重要的参数，如AP/CFUEs的数量，每个AP/CFUE/天线，以及DUEs的密度，如何影响系统性能，突出了无小区大规模MIMO和D2D通信之间合作的意义。区大规模MIMO和D2D通信之间合作的意义。区大规模MIMO和D2D通信之间合作的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统


[0001]本专利技术涉及通信
，更确切地说，它涉及一种采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统。

技术介绍

[0002]目前，高清移动多媒体的爆炸性增长、在其上运行的丰富的数据饥渴的应用以及对快速移动互联网服务的大量增长的需求，导致了对即将到来的第六代(6G)通信的数据流量和高传输率的支持需求越来越大，而这在传统的蜂窝网络架构下是无法得到充分支持的。此外，空中接口频谱不足的问题和回程链路上前所未有的流量激增也成为限制无线系统性能的另一个重要因素，它不能满足对延迟敏感的任务的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统。
[0004]第一方面，提供了一种采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统，包括：中央处理单元CPU、接入点AP、无小区用户CFUE和设备对设备用户DUE；
[0005]其中，每个AP和CFUE分别配备了N个天线和一个天线；每个DUE配备了N
D
个天线。
[0006]第二方面，提供了一种如第一方面所述的采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统的分析方法，包括：
[0007]S1、建立采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统架构；
[0008]S2、计算所述系统架构下CFUEs速率的闭式表达式；
[0009]S3、计算所述系统架构下DUEs速率的闭式表达式；
[0010]S4、获得系统的和速率。
[0011]作为优选，S1包括：
[0012]S101、建立包括M个AP、K个CFUE和J对DUE的上行无蜂窝大规模MIMO系统架构，用g
mk
表示从k个CFUE到m个AP的信道向量，表示为：
[0013][0014]其中，β
mk
表示第k个CFUE到第m个AP之间的大尺度衰落系数，向量h
mk
表示小尺度衰落向量，其条目假定为独立同分布的循环对称复数高斯随机变量；
[0015]第j对DUE中，DUE发射器到DUE接收器的信道系数表示为：
[0016][0017]其中，β
jj
′
表示大尺度衰落系数，h
jj
′
对应于小尺度衰落向量，其条目假定为(0,1)；
[0018]S102、进行信道估计，在第m个AP和第j个DUE接收器处收到的导频信号分别表示为：
[0019][0020][0021]其中，ρ
cf
和ρ
d
分别表示CFUE和DUE链路相应的最大发射功率，t
k
和s
j
表示分配给CFUE和DUE的导频信号；此外，W
m
和W
j
分别表示加性白高斯噪声；
[0022]S103、采用最小均方误差方法，获取估计信道及其协方差；
[0023]S104、对系统的上行数据链路数据进行分析。
[0024]作为优选，S102中，通过将和投射到t
k
和s
j
上，则处理后的信号表示为：
[0025][0026][0027]其中，用于消除耦合，且‖t
k
‖2＝1。
[0028]作为优选，S103中，AP到CFUE信道g
mk
的估计信道计算为：
[0029][0030]其中，表示取期望操作；对于第j对DUE发射机到DUE接收机g
jj
的估计信道表示为：
[0031][0032]和的协方差η
mk
和η
jj
表示为：
[0033][0034][0035]和存在以下关系：
[0036][0037]其中，ε
mk
和ε
jj
分别表示g
mk
和g
jj
的估计误差；估计通道和估计误差ε
mk
、ε
jj
的统计特性分别表示为：
[0038][0039][0040]其中，I
N
表示维度为N的方阵,表示维度为N
D
的方阵。
[0041]作为优选，S104中，为便于分析，用t
k
进而表示第k个CFUE发送的数据信号，s
j
进而表示为第j个DUE发射机发送的数据信号，且分别满足则CPU和第j个DUE接收机的接收信号分别表示为：
[0042][0043][0044]其中，n
u
＝[n
1u
,
…
,n
Mu
]T
表示加性噪声，t＝[t1,t2,
…
,t
K
]；s＝[s1,s2,
…
,s
J
]；
[0045]通过采用线性检测器来分离接收信号，则处理后的信号表示为：
[0046][0047]其中，p
k
是矩阵P的列，g
l
＝[g
1l
,g
2l
,
…
,g
Ml
]；t
l
＝[t
1l
,t
2l
,
…
,t
Ml
]。
[0048]通过进行相应的信号处理，则第k个CFUE所接受的信号表示为：
[0049][0050]其中，ε
l
＝[ε
1l
,ε
2l
,
…
,ε
Ml
]。
[0051]作为优选，S2中，第k个CFUE的可实现速率的下限表示为：
[0052][0053]其中，Ψ表示为：
[0054][0055][0056]作为优选，S2中，通过使用MRC接收机，在第j个DUE接收机的接收信号被表示为：
[0057][0058]其中，和
[0059]因此，第j对DUE接收端所接收到的信号表示为：
[0060][0061]作为优选，S3中，通过使用和第j个DUE接收器的遍历可达速率为：
[0062][0063]第三方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质内存储有计算机程序；所述计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行第二方面任一所述的采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统的分析方法。
[0064]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统，并进行了速率分析，可实现的上行链路总速率的推导结果作为一个工具，能够解释一些重要的参数，如AP/CFUEs的数量，每个AP/CFUE/天线，以及DUEs的密度，如何影响系统性能，突出了无小区大规本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统，其特征在于，包括：中央处理单元CPU、接入点AP、无小区用户CFUE和设备对设备用户DUE；其中，每个AP和CFUE分别配备了N个天线和一个天线；每个DUE配备了ND个天线。2.一种如权利要求1所述的采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统的分析方法，其特征在于，包括：S1、建立采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统架构；S2、计算所述系统架构下CFUEs速率的闭式表达式；S3、计算所述系统架构下DUEs速率的闭式表达式；S4、获得系统的和速率。3.根据权利要求2所述的采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统的分析方法，其特征在于，S1包括：S101、建立包括M个Ap、K个CFUE和J对DUE的上行无蜂窝大规模MIMO系统架构，用g
mk
表示从k个CFUE到m个AP的信道向量，表示为：其中，β
mk
表示第k个CFUE到第m个AP之间的大尺度衰落系数，向量h
mk
表示小尺度衰落向量，其条目假定为独立同分布的循环对称复数高斯随机变量；第j对DUE中，DUE发射器到DUE接收器的信道系数表示为：其中，β
jj
′
表示大尺度衰落系数，h
jj
′
对应于小尺度衰落向量，其条目假定为(0,1)；S102、进行信道估计，在第m个AP和第j个DUE接收器处收到的导频信号分别表示为：S102、进行信道估计，在第m个AP和第j个DUE接收器处收到的导频信号分别表示为：其中，ρ
cf
和ρ
d
分别表示CFUE和DUE链路相应的最大发射功率，t
k
和s
j
表示分配给CFUE和DUE的导频信号；此外，W
m
和W
j
分别表示加性白高斯噪声；S103、采用最小均方误差方法，获取估计信道及其协方差；S104、对系统的上行数据链路数据进行分析。4.根据权利要求3所述的采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统的分析方法，其特征在于，S102中，通过将和投射到t
k
和s
j
上，则处理后的信号表示为：
其中，用于消除耦合，且‖t
k
‖2＝1。5.根据权利要求4所述的采用ZF和D2D的上行无蜂窝大规模MIMO系统的分析方法，其特征在于，S103中，AP到CFUE信道g
mk
的估计信道计算为：其中，表示取期望操作；对于第j对DUE发射机到DUE接收机g
jj
的估计信道表示为：表示为：和的协方差η
mk
和η
jj
表示为：表示为：表示为：和存在以下关系：其中，ε
mk
和ε
jj

【专利技术属性】
技术研发人员：周猛，袁建涛，郑淑琰，覃雨生，李金文，万安平，殷锐，杨龙祥，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：