【摘要】：作為無線網(wǎng)絡(luò)性能最基本的指標(biāo),網(wǎng)絡(luò)容量對各種無線傳輸技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)均具有十分重要的指導(dǎo)意義。因此,針對無線通信網(wǎng)絡(luò)容量的漸進(jìn)性分析一直是信息論領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。進(jìn)一步的,決定多用戶干擾網(wǎng)絡(luò)容量的因素眾多且各因素間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜,因此信息理論界引入了自由度(Degrees of Freedom,Do F)這一概念來界定各因素間的制約與促進(jìn)關(guān)系,進(jìn)而度量網(wǎng)絡(luò)容量。自由度可看作為網(wǎng)絡(luò)容量的一種一階近似,其在高信噪比條件下對網(wǎng)絡(luò)容量衡量的準(zhǔn)確度可達(dá)到100%。同時(shí),干擾對齊(Interference Alignment,IA)作為一種可有效提升網(wǎng)絡(luò)自由度的新興干擾管理技術(shù),自誕生至今一直受到學(xué)術(shù)界的高度重視。進(jìn)一步的,基于干擾對齊的多用戶干擾網(wǎng)絡(luò)自由度研究已成為近幾年來的研究熱點(diǎn)且相關(guān)研究內(nèi)容可歸結(jié)為以下兩個(gè)主要方面:第一,對自由度外界的研究,即對多用戶干擾網(wǎng)絡(luò)客觀存在的最大自由度的證明;第二,對自由度內(nèi)界的研究,即對能夠最大程度逼近多用戶干擾網(wǎng)絡(luò)自由度外界的可達(dá)方案的設(shè)計(jì)。雖然相關(guān)研究取得了一定進(jìn)展,但成果十分有限。因此,本文研究的主要目的就是證明現(xiàn)有的幾種典型多用戶干擾網(wǎng)絡(luò),例如異構(gòu)雙層干擾網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)知中繼協(xié)作干擾網(wǎng)絡(luò)、多小區(qū)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的自由度外界;同時(shí),基于干擾對齊技術(shù)構(gòu)造相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)于或可最大程度逼近于自由度外界的自由度內(nèi)界方案。本文在歸納總結(jié)了當(dāng)前最新研究成果的基礎(chǔ)之上,分別從以下三個(gè)方面逐步展開了課題的研究。首先,論文對宏蜂窩小區(qū)與小小區(qū)并存的異構(gòu)雙層干擾網(wǎng)絡(luò)的自由度進(jìn)行了深入的研究。文中不但構(gòu)建了在宏蜂窩小區(qū)內(nèi)部覆蓋多個(gè)小小區(qū)的廣義異構(gòu)雙層干擾網(wǎng)絡(luò)模型,而且通過對該網(wǎng)絡(luò)模型下自由度外界的證明和自由度內(nèi)界可達(dá)方案的設(shè)計(jì),進(jìn)行了該網(wǎng)絡(luò)模型下自由度“緊”性的論證。其中,在對自由度內(nèi)界可達(dá)方案的構(gòu)建過程中,充分利用干擾對齊互惠性原則簡化了構(gòu)建過程,并利用基站端異構(gòu)天線數(shù)目的特征,在發(fā)射端聯(lián)合設(shè)計(jì)干擾對齊預(yù)編碼矩陣,使得小小區(qū)和宏小區(qū)基站端分別實(shí)現(xiàn)一對一和多對多的干擾對齊,從而最大程度壓縮了干擾信號所占信號空間維度。同時(shí),為驗(yàn)證所構(gòu)建的基于干擾對齊的可達(dá)方案的正確性,論文分別重點(diǎn)證明了可達(dá)方案中小小區(qū)基站端和宏基站端接收信號空間內(nèi)期望信號空間與干擾信號空間的獨(dú)立性。論文相關(guān)論證所得的自由度結(jié)論具有普適性,對宏蜂窩小區(qū)與小小區(qū)并存的異構(gòu)雙層干擾網(wǎng)絡(luò)的宏基站和小小區(qū)基站發(fā)射數(shù)據(jù)流數(shù)目的協(xié)同設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。其次,為進(jìn)一步提升多用戶干擾網(wǎng)絡(luò)容量,論文深入研究了認(rèn)知中繼協(xié)作對干擾網(wǎng)絡(luò)自由度的提升問題。首先,論文具體研究了在多天線認(rèn)知中繼協(xié)作下的兩用戶MIMO(Multiple Input Multiple Output)干擾信道,從研究該信道的自由度內(nèi)界入手,提出了基于干擾中和思想的認(rèn)知中繼協(xié)作波束賦形方案。研究結(jié)果表明通過認(rèn)知中繼協(xié)作,該干擾信道的總自由度相比于無中繼及傳統(tǒng)中繼情況可得到有效提升。其次,論文重點(diǎn)研究了在多天線認(rèn)知中繼協(xié)作下的多用戶干擾網(wǎng)絡(luò),提出并證明了該網(wǎng)絡(luò)模型下的自由度外界。同時(shí),通過聯(lián)合應(yīng)用信道對角化、干擾中和以及干擾對齊的思想給出了該網(wǎng)絡(luò)在用戶數(shù)和認(rèn)知中繼天線數(shù)之和為偶數(shù)時(shí)的自由度外界可達(dá)方案。最后,通過與傳統(tǒng)中繼及無中繼方案在自由度及可達(dá)速率等方面的比較分析,驗(yàn)證了通過認(rèn)知中繼的協(xié)作可有效提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和自由度的結(jié)論。最后,論文引入了拓?fù)涓蓴_管理的思想來探索在無限擴(kuò)展的六邊形多小區(qū)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,基站端僅已知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)涓蓴_管理方案。具體的來說,論文首先針對傳統(tǒng)6/7自由度對齊頻率復(fù)用方案對干擾過于敏感的問題,建立了新的具有L層干擾結(jié)構(gòu)的無限擴(kuò)展的六邊形蜂窩網(wǎng)絡(luò)模型,基于該模型提出了對應(yīng)于各干擾層結(jié)構(gòu)的自由度內(nèi)外界,并設(shè)計(jì)了對應(yīng)各干擾層連接結(jié)構(gòu)的對齊頻率復(fù)用方案。進(jìn)一步的,論文重點(diǎn)分析了與傳統(tǒng)3頻率復(fù)用方案具有相同干擾距離的單層干擾六邊形蜂窩網(wǎng)絡(luò)模型,建立了該模型下潛在的自由度外界可達(dá)的最優(yōu)方案,并提出了具有正交化特性的、更易于實(shí)現(xiàn)的1/2自由度對齊頻率復(fù)用方案。最后,通過仿真對比了論文所提的1/2自由度對齊頻率復(fù)用方案、傳統(tǒng)的6/7自由度對齊頻率復(fù)用方案以及3頻率復(fù)用方案在理想用戶分布和非理想用戶分布條件下的可達(dá)速率及抗干擾能力,充分驗(yàn)證了各方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 丁志剛;夏曉忠;;移動(dòng)WiMAX的頻率復(fù)用分析[J];電信科學(xué);2007年03期

2 丁志剛;夏曉忠;;移動(dòng)WiMAX的頻率復(fù)用分析[J];郵電設(shè)計(jì)技術(shù);2007年04期

3 惠蕾放;李建東;陳丹;張文柱;;無線網(wǎng)絡(luò)中基于博弈論的頻率復(fù)用[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

4 李華;移動(dòng)電話網(wǎng)中非規(guī)則頻率復(fù)用方式的分析[J];電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化;1999年02期

5 費(fèi)連;小尋呼系統(tǒng)頻率復(fù)用問題的研究[J];中國無線電管理;1999年06期

6 孫亮;;幾種新型頻率復(fù)用技術(shù)的比較研究[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā);2014年03期

7 李玲玲;;蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)頻率復(fù)用方案探討[J];軟件導(dǎo)刊;2007年11期

8 李美玲;田啟川;董增壽;劉鳴;;部分頻率復(fù)用技術(shù)性能分析及研究[J];通信技術(shù);2008年08期

9 王鵬;肖海林;;基于部分頻率復(fù)用的多小區(qū)協(xié)作方案及容量分析[J];電訊技術(shù);2012年11期

10 覃兆坤;余浩農(nóng);張琳;;基于軟頻率復(fù)用的動(dòng)態(tài)頻率協(xié)調(diào)方案[J];數(shù)據(jù)通信;2013年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 周敏;;蜂窩移動(dòng)通信常用頻率復(fù)用技術(shù)及其比較[A];四川省通信學(xué)會(huì)1999年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1999年

2 陳錫斌;;頻率復(fù)用饋源系統(tǒng)極化特性分析[A];1985年全國微波會(huì)議論文集[C];1985年

3 程楠;孟德香;;TD-LTE組網(wǎng)抗干擾性能研究[A];2011全國無線及移動(dòng)通信學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2011年

4 鄭旭升;楊捷;陳秀娟;;GSM無線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容安全及策略的研究[A];廣東省通信學(xué)會(huì)2008年度學(xué)術(shù)論文集[C];2009年

5 韋澤訓(xùn);;LTE無線組網(wǎng)規(guī)劃與頻率應(yīng)用分析[A];四川省通信學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前5條

1 ;GSM網(wǎng)上的頻率復(fù)用[N];人民郵電;2001年

2 中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司網(wǎng)絡(luò)部副處長 李威;發(fā)展時(shí)不我待 擴(kuò)容應(yīng)做先鋒[N];人民郵電;2000年

3 ;W—OFDM在無線接入的應(yīng)用[N];中國電子報(bào);2001年

4 黑龍江移動(dòng)通信公司總經(jīng)理 薛葉渠;從質(zhì)量中找效益[N];人民郵電;2000年

5 華為技術(shù)有限公司 張衛(wèi)江;華為：打造多樣化容量解決方案[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 高瓔園;基于干擾對齊的無線網(wǎng)絡(luò)自由度研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 梁a\;無線中繼網(wǎng)絡(luò)中的頻率復(fù)用與中繼選擇研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張磊;基于部分頻率復(fù)用的LTE小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)[D];上海師范大學(xué);2015年

2 鄒超毅;基于遺傳算法的自適應(yīng)軟頻率復(fù)用分配算法[D];廣西大學(xué);2015年

3 李方標(biāo);LTE小區(qū)間干擾抑制技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

4 趙富琦;基于LTE的Femtocell網(wǎng)絡(luò)中頻率復(fù)用算法的優(yōu)化研究[D];東北大學(xué);2014年

5 許英越;針對未來移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率復(fù)用技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

6 吳耿民;基于結(jié)構(gòu)因素的GSM頻率優(yōu)化及應(yīng)用研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

7 陳浩凱;多跳中繼網(wǎng)絡(luò)的中繼部署和頻率復(fù)用研究[D];華中師范大學(xué);2012年

8 李治;蜂窩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的頻率復(fù)用研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

9 吳麗麗;GSM頻率復(fù)用的研究[D];南京理工大學(xué);2005年

10 李美玲;軟頻率復(fù)用技術(shù)研究及其在LTE系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];北京郵電大學(xué);2007年

，

本文編號：2522678