摘要
随着多样化移动设备的发展以及数字化水平的提高，大规模多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)系统已经不能满足人们对网络速率的要求。随着技术的变革，无小区(Cell-Free)架构被提出，而无小区大规模MIMO是无小区架构的一种实现。无小区大规模MIMO系统具有消除边界效应和高吞吐量的优势，将会成为6G的关键技术之一。然而，在实际情况下，导频污染会影响系统的性能。因此，本文从导频分配、接入点(AccessPoint,AP)选择和功率控制等方面进行研究，旨在减小导频污染并提高系统的吞吐量。本文主要的研究内容和创新总结如下： 1、介绍了具有单天线AP和单天线用户的无小区大规模MIMO系统，包括导频训练阶段、上行链路数据传输阶段和下行链路数据传输阶段，研究了上、下行链路用户可达速率的闭合表达式。比较了不同导频分配对应的系统性能，分析了信道空间相关性对系统性能的影响。仿真结果表明：导频污染和相关阴影衰落都会影响系统的性能，用户的吞吐量随AP数的增加而增加。 2、对无小区大规模MIMO系统的导频污染减轻策略进行研究，提出了一种基于用户距离的低复杂度导频分配策略，接着对导频分配和AP选择进行联合优化，从两个方面综合考虑来最大程度上抑制导频干扰。所提出的导频分配和AP选择联合优化算法既能避免距离较近的用户分配相同的导频，又能为用户选择出起主导作用且没有干扰的AP。最后，对所提出的算法进行了仿真分析。与传统的导频分配算法相比，结合AP选择的导频联合优化可以更好地抑制导频污染，提升系统的性能。 3、为了进一步抑制导频干扰、优化无小区大规模MIMO系统的性能，提出一种基于TLBO(Teaching-LearningBasedOptimization)算法的功率控制。首先根据最大最小功率控制算法的思想，在确保最低速率用户服务质量的前提下，将系统总吞吐量加入控制范围内，通过TLBO算法的教学阶段和学习阶段不断向最优目标靠近，实现了在最大化最小速率的同时最大化系统总的吞吐量，使有限的资源得到最大化利用。这有效避免了最大最小功率控制只关注最大化最小速率而造成系统性能有所降低的缺点。仿真结果显示，所提功率控制可以在达到最大最小功率控制的目的下，进一步提高系统的总吞吐量。
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