發(fā)布時間：2017-10-13 08:37

  本文關(guān)鍵詞：高速鐵路環(huán)境下的干擾對齊技術(shù)研究

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【摘要】：隨著高速鐵路通信技術(shù)的發(fā)展,列車提供的信息服務(wù)越來越多樣化,對數(shù)據(jù)傳輸速率的需求正以前所未有的速度增加。為了滿足日益增長的容量需求,設(shè)備對設(shè)備(Device to Device, D2D)通信技術(shù)和車載移動中繼將應(yīng)用在鐵路通信系統(tǒng)中,這將不可避免地使干擾環(huán)境更加復(fù)雜。作為一種新穎的干擾處理方法,干擾對齊(Interference Alignment, IA)能有效的消除干擾和提高干擾網(wǎng)絡(luò)的容量。本文針對高速鐵路通信系統(tǒng)中不同傳輸場景(包括列車D2D干擾場景、車廂內(nèi)用戶接入場景和移動中繼與路側(cè)基站通信場景)的干擾處理問題展開了深入研究,并提出了相應(yīng)的干擾處理方案。1.針對列車D2D通信鏈路與蜂窩鏈路間的相互干擾問題,研究了多用戶干擾信道的干擾對齊,并提出了基于梯度算法的干擾對齊方案。分布式干擾對齊通過收發(fā)端迭代優(yōu)化預(yù)編碼矩陣和干擾抑制矩陣,從而實現(xiàn)干擾對齊的目的。但是該方法收斂慢,并且要求信道具有互易性。針對以上問題,本文提出了基于梯度算法的干擾對齊方案。該方案只在發(fā)送端單邊優(yōu)化預(yù)編碼矩陣,不要求信道互易,并且收斂快,干擾殘差小。2.針對車廂內(nèi)用戶接入場景的接入點(Access Points, APs)間干擾問題,研究了隨機接入網(wǎng)絡(luò)(Random Access Network, RAN)的干擾處理技術(shù),并提出了基于跨層設(shè)計的機會干擾對齊方案。該方案中,物理層采用基于最小干擾泄露(Interference Leakage, IL)的干擾對齊方法,媒體接入控制(Media Access Control, MAC)層將期望信號空間中的殘留干擾作為用戶接入的參考代價,進行機會傳輸。在每個時隙,每個用戶都會計算對其他AP的干擾泄露值,只有小于閾值,該時隙才可以發(fā)送數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果表明,相比于RAN中傳統(tǒng)的干擾處理方法,該方案的吞吐量有很大提升。3.針對移動中繼與路側(cè)基站通信場景中的子載波間干擾(Inter-carrier Interference, ICI)問題,研究了ICI的消除方法,并提出了一種收發(fā)端聯(lián)合消除ICI的方案。該方案中,發(fā)送端引入了余弦窗模塊,將信道矩陣改造為近似嚴格的帶狀矩陣,從而消除了大部分帶外ICI；在接收端引入了基于復(fù)指數(shù)基擴展模型(Complex Exponential Basis Expansion Model, CE-BEM)的信道估計,進一步消除殘余ICI的影響,同時提高系統(tǒng)的誤碼率性能。
【關(guān)鍵詞】：高速鐵路 干擾對齊 預(yù)編碼 子載波干擾 隨機接入網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-17
• 1.1 研究背景及意義12-16
• 1.1.1 研究背景12-14
• 1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2 本文的結(jié)構(gòu)安排16-17
• 2 干擾對齊概述17-27
• 2.1 干擾對齊技術(shù)原理17
• 2.2 干擾對齊分類17-23
• 2.2.1 漸進干擾對齊17-21
• 2.2.2 盲干擾對齊21-22
• 2.2.3 基于信道狀態(tài)信息延遲的干擾對齊22-23
• 2.3 自由度23-26
• 2.3.1 自由度概念23-24
• 2.3.2 X干擾信道的自由度24
• 2.3.3 K用戶干擾信道的自由度24
• 2.3.4 IBC和IMAC信道的干擾對齊24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 基于梯度下降算法的干擾對齊27-37
• 3.1 引言27-28
• 3.2 分布式干擾對齊28-33
• 3.2.1 系統(tǒng)模型28-30
• 3.2.2 基于最小干擾泄露的干擾對齊30-32
• 3.2.3 基于最大信干噪比的干擾對齊32-33
• 3.3 基于梯度下降算法的干擾對齊33-34
• 3.4 仿真模擬34-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 基于跨層設(shè)計的機會干擾對齊37-50
• 4.1 引言37-38
• 4.2 系統(tǒng)模型38-39
• 4.3 隨機接入網(wǎng)絡(luò)中兩種傳統(tǒng)干擾處理技術(shù)39-42
• 4.3.1 多包接收技術(shù)39-40
• 4.3.2 干擾置零技術(shù)40-42
• 4.4 基于跨層設(shè)計的機會干擾對齊42-46
• 4.4.1 物理層：基于SVD的預(yù)編碼設(shè)計42-44
• 4.4.2 MAC層：基于干擾泄露的機會傳輸44-45
• 4.4.3 性能分析45-46
• 4.5 仿真模擬46-48
• 4.6 本章小結(jié)48-50
• 5 高速鐵路環(huán)境下ICI聯(lián)合消除算法50-62
• 5.1 引言50-51
• 5.2 系統(tǒng)模型51-53
• 5.3 收發(fā)端聯(lián)合消除ICI53-57
• 5.3.1 子載波耦合系數(shù)53-54
• 5.3.2 帶狀近似誤差54
• 5.3.3 典型的余弦窗54-56
• 5.3.4 基于CE-BEM的信道估計56-57
• 5.4 仿真模擬57-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 6 結(jié)論62-64
• 6.1 本文工作總結(jié)62-63
• 6.2 未來工作展望63-64
• 參考文獻64-67
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果67-69
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集69

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