[發明專利]一種基于空間調制的去蜂窩大規模MIMO系統的頻譜效率性能分析方法

在審

• 申請號: 202210585130.0
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN115065385A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 許錦江;虞湘賓;謝明峰;王光英;黎寧;黨小宇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B17/391;H04L25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于空間調制(Spatial Modulation，SM)的去蜂窩大規模MIMO(Multiple?input Multiple?output)系統的性能分析方法，系統經歷瑞利信道，在接收端進行集中式迫零檢測；利用互信息評估系統的頻譜效率，分別在完全與不完全信道信息條件下，依據接收信號的條件概率密度函數以及迫零檢測偽逆矩陣的統計特性，給出了系統總頻譜效率的近似計算方法，并且該方法適用于集中式大規模MIMO對應系統的頻譜效率評估；經仿真驗證，本發明所提出的性能分析方法可以有效的評估該系統的頻譜效率性能。

技術領域：

本發明涉及移動通信系統的性能分析方法，尤其涉及一種基于空間調制的大規模MIMO系統的性能分析方法，其屬于移動通信領域。

背景技術：

去蜂窩大規模多輸入多輸出系統(Cell-free Massive Multiple InputMultiple Output，Cell-free Massive MIMO)是分布式天線系統(Distributed antennasystem，DAS)的一個研究分支，綜合了DAS和Massive MIMO系統兩者的優點[1]。相比于蜂窩網絡架構下的Massive MIMO系統，Cell-free Massive MIMO消除了小區的概念，并利用大量分布的無線接入點，縮短了用戶到接入點之間的距離，減小了路徑損耗，保證了全區域內所有用戶服務質量的均衡性[2]?？臻g調制(Spatial Modulation，SM)技術與MIMO技術結合，空間調制下的多入多出(SM-MIMO)系統，通過每個時隙只激活一根發射天線的方式，降低MIMO系統的收發設計的復雜度，并能夠保證一定的傳輸速率，提高了系統的頻譜效率[3]。

頻譜效率是通信系統重要的性能指標，可以定量地描述系統的對頻譜資源的利用效率。當今社會對無線電頻譜資源的需求急劇膨脹，頻譜資源緊缺，因此研究頻譜效率是評價無線通信系統性能過程中重要的一環。

現有研究未提出在瑞利信道下，空間調制下的去蜂窩大規模輸入輸出(Cell freeMassive SM-MIMO)系統在接收端采用迫零(Zero Forcing，ZF)合并算法下的上行頻譜效率公式，而本發明解決了這個問題，并通過仿真驗證了公式的有效性。

[1]章嘉懿.去蜂窩大規模MIMO系統研究進展與發展趨勢[J].重慶郵電大學學報(自然科學版)，2019，031(003)：285-292.

[2]Marzetta，Thomas，L，et al.Cell-Free Massive MIMO Versus Small Cells[J].IEEE transactionson wireless communications，2017，16(5)：1834-1850.

[3]An Z，Wang J，Wang J，et al.Mutual Information Analysis on SpatialModulation Multiple Antenna System[J].IEEE Transactions on Communications，2015，63(3)：826-843.

發明內容：

本發明提供了一種基于空間調制的去蜂窩大規模MIMO系統的頻譜效率性能分析方法。

步驟如下：

步驟一：建立空間調制下的去蜂窩大規模輸入輸出(Cell free Massive SM-MIMO)系統模型；

步驟二：給出在完全信道信息條件下系統用戶的互信息近似公式；

步驟三：平均化不完全信道信息下等效噪聲協方差對角元，給出系統用戶的互信息近似公式；

步驟四：根據步驟二、步驟三給出的互信息近似公式，得出系統的頻譜效率公式。