大规模MIMO技术可以极大提升频谱效率和系统容量,已经成为第五代移动通信系统(5G)的核心技术之一。大规模MIMO系统下行链路中,在获知信道状态信息(CSI)的基础上,预编码技术可以有效消除用户间干扰,提升系统性能。对于频分双工(FDD)大规模MIMO系统,CSI的获取会占用大量的时频资源。本文围绕FDD模式下多用户大规模MIMO系统的信道状态信息获取及反馈问题展开研究,重点关注非相关网格编码量化(NTCQ)算法、联合空分复用(JSDM)方案以及基于压缩感知思想的联合正交匹配追踪(J-OMP)技术。首先,本文对大规模MIMO系统预编码技术进行了总结。简述了 CSI的获取方法,并指出FDD模式下CSIT获取存在的问题;对大规模MIMO系统中常见的基于理想CSIT预编码技术和基于非理想CSIT的有限反馈技术进行了仿真和分析。而后,本文对不同信道条件下的NTCQ算法进行了分析和实现。给出了瑞利衰落信道下NTCQ算法的系统模型和量化过程;对于时间相关信道下Diff-NTCQ算法进行了实现;针对空间相关信道场景下提出了 Space-NTCQ改进算法;并对上述算法进行了仿真分析。仿真结果表明,NTCQ、Diff-NTCQ及Space-NTCQ算法可以有效的降低最优码字的搜索复杂度和CSI反馈开销,且对于不同的天线数目具有较好的灵活性和可扩展性。之后,本文分析了 JSDM传输方案在不同用户分组场景下的处理过程。介绍了理想用户分组时,单环模型中JSDM方案的系统模型和设计过程。针对非理想用户分组场景,提出了基于K-Medoids用户分组的JSDM改进算法。对JSDM及其改进算法系统性能和参数优化进行了仿真分析。仿真结果表明,PGP-JSDM传输方案能够有效降低基站端获取CSIT时的反馈开销,基于K-Medoids用户分组的JSDM改进算法能自适应的实现用户分组。最后,本文对基于压缩感知的CSIT的估计和反馈算法进行了研究。重点对单用户内及多用户间的角度域信道联合稀疏特性进行了分析。同时基于多衰落块内的共稀疏特性,提出了 CSMFB-J-OMP改进算法,该算法分为自适应稀疏特性获取和信道状态信息追踪两个阶段。对J-OMP及CSMFB-J-OMP算法进行了仿真分析。仿真结果表明,J-OMP算法具有良好的NMSE性能,CSMFB-J-OMP改进算法在保持较好的NMSE性能的同时能有效降低导频训练及反馈开销。
