天线分组选择协助下的新型多维空-时偏移键控大规模多天线系统

It has been widely agreed that massive multiple-input multiple-output (massive MIMO) has become one of the most promising techniques in the next generation wireless systems. However, in massive MIMO systems the number of radio-frequency (RF) chains increases massively, leading to much higher cost and system complexity. As a result, researches related to low-complexity massive MIMO systems associated with less RF chains are of certain value. Based on intensive review of existing massive MIMO systems, and with the aid of the new concept of “multi-dimensional constellations”, we propose a novel low-complexity “multi-dimensional space-time shift keying” massive MIMO systems. Moreover, we propose a new antenna grouping and selection scheme, which is capable of improving the achievable performance of massive MIMO systems, while limiting the overall system's complexity. Finally, we propose a joint channel estimation and differential data detection scheme, which may efficiently reduce the complexity of antenna grouping and selection aided massive MIMO systems. This project may provide strong theoretical supports for boosting the applications of massive MIMO systems in the next generation wireless systems.

作为第五代移动通信系统核心研究方向之一，大规模多天线系统正逐渐引起科研工作者的重视。然而，大规模多天线系统中射频链路大量增加，带来其系统复杂度的急剧上升。因此，针对低复杂度大规模多天线系统的研究具有重要意义。本项目在对现有大规模多天线系统进行深入研究的基础上，引入“多维星座点”这一全新概念，提出新型低复杂度多维空-时偏移键控编码算法，从而降低大规模多天线系统调制复杂度。另外，本项目通过对现有天线选择技术进行深入分析，在大规模多天线系统中提出大规模天线分组选择这一新型技术，从而在有限射频链路条件下实现多天线系统性能的显著提升，同时有效控制大规模多天线系统硬件复杂度。更进一步地，为了避免复杂的大规模信道估计，本项目提出一种新型低复杂度多符号差分检测与信道估计联合方案，从而进一步降低大规模多天线系统的整体复杂度。本项目的研究为将来大规模多天线系统的实际应用提供了重要的理论支撑。

作为第五代移动通信系统核心研究方向之一，大规模多天线系统正逐渐引起科研工作者的重视。然而，大规模多天线系统中射频链路大量增加，带来其系统复杂度的急剧上升。因此，针对低复杂度大规模多天线系统的研究具有重要意义。本项目在对现有大规模多天线系统进行深入研究的基础上，构建第五代MIMO通信系统的数学模型，推导相关信道条件下天线选择MIMO 的信道容量闭式解。另外，本项目通过对现有天线选择技术进行深入分析，在大规模多天线系统中提出大规模天线选择这一新型技术，从而在有限射频链路条件下实现多天线系统性能的显著提升，同时有效控制大规模多天线系统硬件复杂度。更进一步地，本项目提出基于机器学习的新型智能天线选择系统方案，从而进一步降低大规模多天线系统的整体复杂度。最后，本项目搭建一套天线选择软件无线电算法验证平台，对天线选择算法进行测试验证。本项目的研究为将来大规模多天线系统的实际应用提供了重要的理论支撑。