【摘 要】
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随着第五代(the Fifth Generation,5G)移动通信系统的大范围部署,无线设备的接入需求以及高速率数据传输需求迅速增长。信道估计是移动通信系统中无线接入的重要支撑。一般情况下,信道状态信息(Channel State Information,CSI)通过导频信号来估计。在海量无线接入场景中,大量的接入请求会使得导频开销急剧增加,从而严重增加系统负载。高阶调制是实现无线高速率传输的重
【基金项目】
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国家自然基金委重点支持项目—基于多址边缘计算的智能网络认知理论研究(项目编号:U2001210)
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随着第五代(the Fifth Generation,5G)移动通信系统的大范围部署,无线设备的接入需求以及高速率数据传输需求迅速增长。信道估计是移动通信系统中无线接入的重要支撑。一般情况下,信道状态信息(Channel State Information,CSI)通过导频信号来估计。在海量无线接入场景中,大量的接入请求会使得导频开销急剧增加,从而严重增加系统负载。高阶调制是实现无线高速率传输的重要技术之一,正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)可以在不增加额外带宽的情况下实现高速率数据传输。在对5G移动通信系统海量接入以及高速率数据传输的研究中,通常认为5G蜂窝网络的覆盖边界是规则的多边形。然而,实际的蜂窝网络覆盖边界具备非规则性,并在多尺度空间展现出分形自相似性。如何利用信道分形特性降低海量无线接入中信道估计的导频开销和提高QAM误码率的计算精度是一个巨大的挑战。本文的主要贡献如下:首先,基于分形信道在多尺度空间的自相似特性,本文提出了一种海量无线接入场景下用于多终端功率控制的信道估计方案,该方案通过采样部分终端与基站间CSI估计所有终端与基站间CSI,可以有效减少接入导频开销,解决终端导频资源不足问题。进一步地,终端根据该方案下的CSI估计值来调节自身的发射功率,以达到节省功耗的目的。仿真结果显示本文提出的方案节省了导频开销,降低了功耗。其次,本文提出一种新的64-QAM误码率计算方法,并将其与分形理论结合推导了考虑分形信道特性的64-QAM误码率。仿真结果表明,与传统方法相比,新方法的计算精度有一定的提高。综上所述,本文通过利用真实蜂窝网络覆盖边界在角尺度上的统计分形特征,降低了信道估计中的导频开销,提高了64-QAM中误码率的计算精度。本文为分形理论在无线通信领域中的应用提供了一些新的思路。
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