【摘要】：隨著無線通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展,頻譜資源稀缺與頻譜利用率低的矛盾成為制約系統(tǒng)性能的關鍵問題之一。多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技術作為緩解這一矛盾的重要手段,近年來得到了極大的重視和廣泛的研究,該技術通過空間復用,能夠顯著改善頻譜利用效率。此外,認知無線電(Cognitive Radio,CR)和混合蜂窩技術可以提高頻譜使用的靈活性和增加頻率復用,也成為改善頻譜效率的有效手段。MIMO技術與認知系統(tǒng)以及混合蜂窩系統(tǒng)的結合,可以進一步提高系統(tǒng)容量和頻譜利用率。本文的主要工作如下:論文首先在授權基站和認知基站共同覆蓋的區(qū)域內認知MIMO多用戶上行通信場景中研究增加頻譜效率的傳輸機制。利用授權基站與認知基站間的協作,設計基于干擾對齊與消除(Interference Alignment and Cancellation,IAC)的信號處理算法,不僅保證了授權通信的高優(yōu)先級,還使認知用戶獲得了寶貴的通信機會。并利用不同信道矩陣的空間傳輸性能差異進行用戶調度。該機制實現了授權系統(tǒng)和認知系統(tǒng)的無干擾共存,相對于傳統(tǒng)的基于干擾對齊(Interference Alignment,IA)的傳輸機制,空間信道資源得到了有效利用。仿真結果表明,通過基站側的協作信號處理,授權用戶的數據速率得到提升,同時,由于獲得多用戶分集增益,認知系統(tǒng)的傳輸速率隨著認知用戶數的增加而提高。接下來,論文針對采用MIMO技術的宏蜂窩(Macrocell)與微微蜂窩(Picocell)共存的混合蜂窩上行通信系統(tǒng),在考慮路徑損耗、蜂窩的相對位置關系、用戶發(fā)射功率差異等實際因素的情況下,提出了一種基于干擾適變選擇的自適應傳輸機制,根據蜂窩位置關系對上行相互干擾的影響,建立對稱干擾和非對稱干擾模型,利用基站側協作,分別設計基于IAC的信號處理算法,并在非對稱干擾模型中對接收濾波方式進行自適應選擇,實現宏用戶與微微蜂窩用戶的并發(fā)通信。仿真結果表明,在對稱干擾場景中,所提機制通過對強干擾信號攜帶的數據進行協作接收,能夠使宏用戶的傳輸速率得到顯著改善;而在非對稱干擾模型中,微微蜂窩用戶采用適合自身信道傳輸的信號處理算法,可以在保證宏用戶數據傳輸質量的同時使自身的數據速率得到提升。
[Abstract]:With the continuous development of wireless communication system, the contradiction between the scarcity of spectrum resources and the low spectrum efficiency has become one of the key problems that restrict the performance of the system. As an important means to alleviate this contradiction, multiple input multiple output (Multiple-Input Multiple-Output,MIMO) technology has received great attention and extensive research in recent years. Through spatial reuse, this technology can significantly improve the efficiency of spectrum utilization. In addition, cognitive radio (Cognitive Radio,CR) and hybrid cellular technology can improve the flexibility of spectrum use and frequency reuse, and also become an effective means to improve spectral efficiency. MIMO technology is combined with cognitive system and hybrid cellular system. The system capacity and spectrum efficiency can be further improved. The main work of this paper is as follows: firstly, the transmission mechanism to increase spectral efficiency is studied in the cognitive MIMO multiuser uplink communication scenario in the area covered by authorized base station and cognitive base station. Using the cooperation between authorized base station and cognitive base station, a signal processing algorithm based on interference alignment and cancellation (Interference Alignment and Cancellation,IAC is designed, which not only ensures the high priority of authorized communication, but also enables cognitive users to obtain valuable communication opportunities. The difference of spatial transmission performance of different channel matrices is used for user scheduling. This mechanism realizes the coexistence of authorization system and cognitive system without interference. Compared with the traditional transmission mechanism based on interference alignment (Interference Alignment,IA), spatial channel resources are effectively utilized. The simulation results show that the data rate of authorized users is improved by cooperative signal processing on the base station side, and the transmission rate of cognitive system increases with the increase of the number of cognitive users because of the multi-user diversity gain. Next, for the hybrid cellular uplink communication system based on MIMO technology, which coexists macro cellular (Macrocell) and picocellular (Picocell), considering the path loss and the relative position relationship of the cell, Under the condition of practical factors such as user transmission power difference, an adaptive transmission mechanism based on interference adaptation selection is proposed. According to the influence of cellular position relationship on uplink mutual interference, symmetrical interference and asymmetric interference models are established. Using the cooperation of base station side, the signal processing algorithm based on IAC is designed respectively, and the receiving filtering mode is selected adaptively in the asymmetric interference model to realize the concurrent communication between macro user and picocellular user. The simulation results show that in the symmetric interference scenario, the proposed mechanism can significantly improve the transmission rate of macro users by cooperative reception of the data carried by the strong interference signal. In the asymmetric interference model, picocellular users adopt a signal processing algorithm suitable for their own channel transmission, which can not only ensure the data transmission quality of macro users, but also improve their own data rate.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN919.3;TN972

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本文編號：2495745