Skip to main content
SUPERVISOR
Ali-Mohamad Doost-Hoseini,Mohammad sadegh Fazel falavarjani
علی محمد دوست حسینی (استاد راهنما) محمدصادق فاضل فلاورجانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hesam Sedighi mournani
حسام صدیقی مورنانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Performance Improvement of Linear Minimum Mean Square Error Channel Estimator in Massive Multi-Antenna Systems
Recently, the increasing demand for online services and applications has motivated a growing need for systems with higher data rates, improved link reliability and capability of serving more users than conventional systems. There are many scenarios for the fifth generation mobile communication systems in order to accomplish these objectives; such as: non-orthogonal multiple access, cooperative communications and network coding, self-organized networks, full-duplex device-to-device methods, mmWave communications, cognitive radio networks and, green communications. One of the serious candidates is Massive MIMO, as an emerging technology. In Massive MIMO, by increasing the number of antennas at the Base Station (BS) unboundedly, the simplest form of user detection, i.e. Matched Filter (MF), will be optimal. Also, it would be possible to highly reduce the effect of receiver noise and inter-user interference. Nevertheless, achieving these points depends on the availability of the perfect Channel State Information (CSI) that is impossible in practice. So, we have to rely on an estimate of the CSI by pilot-based or blind estimation methods. Because of the large number of users in Massive MIMO systems and their intra-cell and inter-cell mobility, the coherence time of the channels and consequently the number of available orthogonal pilot sequences will be limited. So, we have to reuse pilot sequences among all the cells. This results in “Pilot Contamination” that degrades the performance in the uplink detection and downlink precoding and cannot be circumvented by increasing the number of antennas. A number of methods have been proposed to reduce pilot contamination; e.g., EVD based channel estimation, pilot contamination precoding, filter bank multicarrier and improved MMSE estimation. Conventional MMSE has a great computational burden due to large size channel matrices in massive MIMO and the need for matrix operations such as matrix inversion. In the proposed method, we have shown that using a filter matched to the desired user’s pilot followed by estimation of the desired channels may reduce the complexity and computational burden. Keywords: Massive MIMO, Cellular systems, Pilot reuse, Pilot contamination, MMSE
نیاز روزافزون به سیستم‌های ارتباطی، ضرورت دستیابی به ساختارهایی امن‌تر، با کیفیتِ ارتباطیِ مطمئن‌تر و دارای قابلیت سرویس‌دهی به تعداد کاربران بیش‌تر را بیش از پیش آشکار ساخته‌است. برای این منظور رویکردها و فناوری‌های مختلفی پیشنهاد شده‌است که یکی از آنها استفاده از ساختار‌های چندآنتنی است. امروزه شکل نوینی از این ساختارها مورد توجه قرار گرفته‌است؛ سیستم‌هایی با تعداد آنتن انبوه در ایستگاه‌پایه (سرویس‌دهنده) که با نام چندآنتنی‌انبوه شناخته می‌شوند. در این سیستم‌ها با بزرگ شدن ابعاد سیستم ( تعداد آنتن‌ها در ایستگاه پایه)، اثر مخرب نویز حرارتی و تداخل بین‌کاربری در گیرنده به شدت کاهش می‌یابد. استفاده‌ی حداکثری از مزایا و درجات آزادی‌ که این فناوری در اختیار می‌گذارد، منوط به در دست داشتن اطلاعات کاملی از وضعیت کانال‌های ارتباطی بین ایستگاه‌پایه و کاربران است که در عمل امکان‌پذیر نمی‌باشد. با این حال، می‌توان تخمینی از ضرایب کانال‌های مطلوب را با استفاده از روش‌های مبتنی بر دنباله‌ی راهنما و یا روش‌های تخمین کور به‌دست‌آورد. یکی از مشکلات شبکه‌های سلولی مبتنی بر ساختارهای چندآنتنی-که از روش‌های مبتنی‌بر دنباله‌راهنما برای تخمین کانال استفاده می‌کنند،- آلایش‌راهنما می‌باشد که در ساختارهای چندآنتنی‌انبوه اثر مخرب‌تری دارد. روش‌های متعددی برای بهبود عملکرد سیستم و کاهش اثر آلایش راهنما با کارآیی‌ها و پیچیدگی‌های گوناگون پیشنهاده شده است؛ از آن جمله می‌توان به روش تخمین کور کانال با استفاده از تجزیه‌ی ماتریس کوواریانس سیگنال دریافتی به مقادیر ویژه‌اش، روش پیش-‌کدگذار آلایش‌راهنما، روش مبتنی بر بانک فیلتر چندحاملی و روش تخمین بهبودیافته‌ی کم‌ترین‌میانگین‌مربعات‌خطا اشاره‌نمود. روش اخیر به دلیل نیاز به عمل‌هایی هم‌چون ضرب ومعکوس‌کردن ماتریس‌ و با توجه به ابعاد بزرگ ماتریس‌های کانال در ساختارهای چندآنتنی‌انبوه بار محاسباتیِ بالایی را به سیستم تحمیل می‌کند. از این رو در روش پیشنهادی در این پایان‌نامه، ابتدا فیلترمنطبق مبتنی بر دنباله‌راهنمای کاربران سلول مورد نظر و پس از آن تخمین‌گر کم‌ترین‌میانگین‌مربعات‌خطا مورد استفاده قرارمی‌گیرد که با توجه به ویژگی‌های ساختارهای چندآنتنی‌انبوه، منجر به کاهش پیچیدگی و بار محاسباتی سیستم خواهدشد. کلمات کلیدی: 1- چندآنتنی‌انبوه 2-آلایش راهنما 3-سیستم سلولی 4-استفاده‌ی مجدد دنباله‌راهنما 5-کم‌ترین‌میانگین‌مربعات‌خطا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی