多用户大规模多天线系统无线信道测量与衰落相关性研究

Massive MIMO is a new technique that potentially can offer large network capacities and improve the power efficiency of the wireless network, where the base stations are equipped with a large number of antennas. This technique can obtain higher spatial gain. In theory, the orthogonality between channel vectors associated with distinct terminals is the primary condition in Massive MIMO. However, the realistic propagation environment often does not satisfy this orthogonal requirement. For this reason, this research project is aim to extract the large and small scale correlated fading channel parameters in four propagation environments using three types of antenna arrays. The channel measurements will be conducted at two frequency bands. These correlated fading channel parameters, including path loss exponent, shadowing effect, channel envelope coefficient, time dispersion and space dispersion will be studied based on the measurement data. Meanwhile, the influence of the correlated fading effect on the degree of freedom, condition number, and channel achievable sum rate of Massive MIMO systems will be analyzed. These results of the project can be used in the link simulation and prototype verification, which can provide the theory and technological support for Massive MIMO.

基站端配置大量天线构成的大规模多天线系统，可以进一步挖掘空间域增益，大幅度提升无线通信系统传输容量和功率效率。从理论上看，大规模多天线系统获得空间域增益的前提条件是传播环境中的各子信道满足正交条件。但是，现实的客观物理信道由于各种原因，可能存在一定的衰落相关性，不能够满足子信道正交的条件。因此，本课题拟选择"两个频段"、利用"三种天线"、在"四个场景"开展多用户大规模多天线系统信道测量，提取不同典型场景Massive MIMO 信道大尺度和小尺度衰落信道衰落参数特征，分析路损指数、阴影衰落、信道包络系数、时间色散、空间色散等信道参数的衰落相关性，研究信道相关衰落特征对大规模多天线系统空间自由度、条件数、信道可达和速率等参数的影响。本课题的研究成果，可用于大规模多天线通信系统的链路级仿真和样机试验，为大规模多天线通信系统标准制定提供理论基础和技术支撑。

基站端配置大量天线构成的大规模多天线系统，可以进一步挖掘空间域增益，大幅度提升无线通信系统传输容量和功率效率。从理论上看，大规模多天线系统获得空间域增益的前提条件是传播环境中的各子信道满足正交条件。但是，现实的客观物理信道由于各种原因，可能存在一定的衰落相关性，不能够满足子信道正交的条件。因此，本课题根据项目需求，研发了具有自主知识产权的虚拟/真实大规模多天线信道测量设备，选择了多个频段、多种天线阵列，在多个典型场景下开展多用户大规模多天线系统信道测量，提取不同典型场景Massive MIMO 信道大尺度和小尺度衰落信道衰落参数特征，分析路损指数、阴影衰落、信道包络系数、时间色散、空间色散等信道参数的衰落相关性，研究信道相关衰落特征对大规模多天线系统空间自由度、条件数、信道可达和速率等参数的影响。本课题的研究成果，可用于大规模多天线通信系统的链路级仿真和样机试验，为大规模多天线通信系统标准制定提供理论基础和技术支撑。.本课题已发表相关学术论文35篇，其中期刊论文19篇（SCI检索9篇），国际会议论文16篇；申请发明专利4项（2项已获得授权），申请软件著作权3项。基于本课题已培养博士研究生2人，硕士研究生6人。本项目输出已超额完成课题预期任务。同时，申请人依托本项目的成果，入选2016年度北京市科技新星，于2017年晋升正教授。