摘要：因为导频污染现象，所以大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）系统存在相干区间干扰。为了减轻多单元大规模MIMO中的相干干扰和非相干干扰，本文研究了一种双层解码的方法。首先，每个基站（Base Station, BS）使用最小均方误（Minimum Mean-Squared, MMSE）或者基于上行导频的元素级最小均方误差（Element-Wise MMSE, EW-MMSE）来估计单元内用户的信道。这些估计用来在每个基站上进行本地解码，接下来是第二个解码层，第二个解码层中多基站协作以减轻单元间干扰。对于任意两层解码方案，计算了上行链路可达频谱效率（Spectral Efficiency, SE）表达式。 然后得到了相关瑞利衰落、最大比率组合（Maximum-Ratio Combining, MRC）和第二层大尺度衰落解码(Large-Scale-Fading Decoding, LSFD)的封闭表达式。本文还提出了一个以数据功率和LSFD向量为优化变量的总频谱效率最大化问题。由于这是一个NP-hard问题，本文研究了一种基于加权MMSE方法的低复杂度算法来获得局部最优。数值结果表明，数据功率控制和LSFD都能改善单层译码多小区大规模MIMO系统的总频谱效率性能。

关键词：大尺度衰落解码；大规模MIMO；频谱效率优化

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 研究背景和意义-1

1.2 主要贡献-2

1.3 论文章节安排-3

1.4 数学符号约定-3

第二章 系统模型-4

2.1 块衰落模型-4

2.2 信道估计-4

2.3 上行数据传输-6

2.4 本章小结-7

第三章 上行链路性能分析-8

3.1 上行遍历容量的下界-8

3.2 LSFD向量-10

3.3 MRC情况下的SE-11

3.5 本章小结-13

第四章 总频谱效率优化的数据功率控制与LSFD设计-14

4.1 拟定问题-14

4.2 迭代算法-15

4.3 不使用LFSD的总SE优化-17

4.4 本章小结-19

第五章 仿真与数据分析-19

5.1 总SE收敛性-19

5.2 空间相关性的影响-21

5.3 天线和用户数量的影响-23

5.4 本章小结-26

第六章 论文总结-27

参考文献-28