本文關(guān)鍵詞：多天線系統(tǒng)中的干擾處理技術(shù)研究

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【摘要】：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及多媒體應(yīng)用需求的不斷增加,移動(dòng)用戶對(duì)無線通信系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。多天線技術(shù)能夠在不增加功率和頻譜帶寬的前提下,大幅度地提高無線通信系統(tǒng)的傳輸速率和頻譜效率,從而成為了無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在未來的無線通信系統(tǒng)中,仍然面臨著頻譜資源的緊缺,為了最大化利用頻譜資源,通信網(wǎng)絡(luò)傾向于采用同頻組網(wǎng)或者采用頻譜復(fù)用系數(shù)較高的方式來組網(wǎng),這將導(dǎo)致嚴(yán)重的共信道干擾,使得無線通信系統(tǒng)成為一個(gè)干擾受限的系統(tǒng),干擾問題成為制約網(wǎng)絡(luò)性能提升的瓶頸。如何抑制無線通信系統(tǒng)的干擾進(jìn)而提升系統(tǒng)的頻譜效率是目前業(yè)界研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文針對(duì)多天線系統(tǒng)干擾處理相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究,在對(duì)多天線通信系統(tǒng)中引起干擾的諸多因素進(jìn)行了深入分析和研究的基礎(chǔ)上,主要完成了以下具有創(chuàng)新性的研究成果：1.針對(duì)MIMO廣播信道中信道量化誤差與反饋導(dǎo)致的干擾問題,提出了一種基于最小均方誤差準(zhǔn)則迭代優(yōu)化的MIMO廣播信道預(yù)編碼方案。該方案基于隨機(jī)矩陣?yán)碚摲治隽肆炕诺赖南嚓P(guān)統(tǒng)計(jì)特征,綜合考慮了預(yù)編碼技術(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的提升和量化誤差導(dǎo)致的用戶間干擾,以期望信號(hào)最小均方誤差為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。理論分析與仿真結(jié)果表明,相對(duì)于協(xié)作迫零方案,本文提出的預(yù)編碼方案能夠有效提升系統(tǒng)的容量。2.針對(duì)已有的協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)中的信道狀態(tài)信息(Channel State Information, CSI)的量化誤差與反饋方法的問題,提出了一種動(dòng)態(tài)反饋比特分配算法。該方法分析了信道量化誤差對(duì)協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)容量的影響,利用了用戶位置的不同導(dǎo)致的大尺度衰落非均勻特性,以系統(tǒng)容量損失最小化為目標(biāo),基于算術(shù)幾何平均不等式(Arithmetic Geometric Mean Inequality, AGMI)理論來估計(jì)比特分配數(shù)目,最小化量化誤差帶來的容量損失。理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)表明,相對(duì)于平均比特分配方式,本文提出的動(dòng)態(tài)比特分配算法,能夠在總反饋比特?cái)?shù)量不變的條件下有效提高協(xié)作多點(diǎn)通信系統(tǒng)的容量。3.時(shí)變MIMO干擾信道干擾對(duì)齊中需要共享信道狀態(tài)信息,實(shí)際信道狀態(tài)信息的獲取存在著量化誤差和時(shí)延誤差,本文綜合研究了量化誤差和時(shí)延誤差對(duì)系統(tǒng)容量和自由度的影響,提出了一種信道量化與反饋機(jī)制。該方法對(duì)時(shí)變MIMO信道進(jìn)行馬爾科夫建模,基于隨機(jī)矩陣?yán)碚撏茖?dǎo)出了量化誤差和信道時(shí)延特性導(dǎo)致的系統(tǒng)容量和自由度損失上界,將此上界作為時(shí)變MIMO干擾信道中干擾對(duì)齊設(shè)計(jì)與實(shí)施的主要參數(shù)。理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)表明：在一定范圍內(nèi)反饋時(shí)延的減小、反饋比特?cái)?shù)的增加都會(huì)提高系統(tǒng)的容量,但是當(dāng)反饋時(shí)延增大到一定的程度時(shí),反饋比特?cái)?shù)的增加對(duì)系統(tǒng)的性能改善效果不顯著。4.針對(duì)干擾對(duì)齊技術(shù)在實(shí)際MIMO干擾網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用,提出了一種最優(yōu)發(fā)射機(jī)部署策略。該方法通過將大規(guī)模密集MIMO干擾網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射機(jī)分布抽象為泊松域上的粒子分布問題,將發(fā)射機(jī)的位置在二維平面上建模為一個(gè)齊次泊松過程,并以此為基礎(chǔ),分析了基于有限反饋的信道狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)特性,推導(dǎo)出了系統(tǒng)中斷概率和網(wǎng)絡(luò)容量的近似閉合表達(dá)式,為大規(guī)模MIMO干擾網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機(jī)的部署提供了理論依據(jù)。理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)表明,本文得到的理論結(jié)果能夠?qū)?shí)際干擾網(wǎng)絡(luò)中干擾對(duì)齊技術(shù)的實(shí)施提供有效指導(dǎo),具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。5.針對(duì)已有的大規(guī)模蜂窩D2D異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中干擾管理存在的問題,提出了一種混合干擾管理機(jī)制。該方法基于隨機(jī)幾何理論對(duì)大規(guī)模蜂窩D2D異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了建模,根據(jù)蜂窩通信和D2D通信在系統(tǒng)中的不同傳輸方式,給出了一種基于波束賦形技術(shù)以保證蜂窩通信可靠性,以及基于干擾消除技術(shù)以保證蜂窩通信對(duì)D2D通信的零干擾約束方法,推導(dǎo)出了混合干擾管理機(jī)制下系統(tǒng)的成功傳輸概率和平均容量表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)蜂窩基站中剩余自由度對(duì)D2D通信約束的松弛效應(yīng),給出了一種通過優(yōu)化干擾消除半徑的理論,進(jìn)行基站發(fā)射自由度的優(yōu)化配置方法,以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的區(qū)域頻譜效率。理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)表明,本文提出的混合干擾管理機(jī)制能夠有效提高大規(guī)模蜂窩D2D異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的性能。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN911.4

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6 李R，

本文編號(hào)：1158870