發(fā)布時間：2020-07-09 18:57

【摘要】：在第三代合作伙伴計劃(The3rd Generation Partnership Project,3GPP)提出的長期演進技術升級版(Long Term Evolution Advanced, LTE-A)標準中,中繼轉發(fā)技術以及多輸入多輸出(Multiple-Input-Multiple-Output,MIMO)技術被明確列為推薦解決方案。融合二者的MIMO中繼技術有望成為未來移動通信系統(tǒng)中最富有競爭力的技術之一。然而,MIMO中繼系統(tǒng),尤其是多用戶雙向/多向中繼系統(tǒng)的性能受到多用戶干擾的嚴重制約。有效的干擾處理方法是挖掘MIMO中繼技術潛能的關鍵所在。干擾對齊(Interference Alignment,IA)作為一種干擾處理方法,因其在干擾信道等場景中突出的干擾處理效果,近年來受到了學術界的廣泛關注。同時,IA也為MIMO中繼系統(tǒng)中的干擾處理提供了新思路。本文以MIMO中繼系統(tǒng)為研究對象,重點研究了三種典型場景：多向中繼X信道、Y信道和多對雙向中繼信道中基于IA技術的傳輸方案。此外,還對傳輸方案相關的波束成形設計和用戶調度等問題進行了討論。本文的主要研究內容和創(chuàng)新點歸納如下： (1)針對多向中繼X信道,本文提出了一種基于IA的傳輸方案。在該方案中,所有的信息交換在兩個時隙內即可完成,與傳統(tǒng)方案相比,提高了頻譜效率。本文還對傳輸方案的可行性條件進行了分析,確定了本方案的適用范圍。此外,本文還對傳輸方案的可達自由度(Degrees of Freedom,DOF)進行了理論分析,并通過數(shù)值仿真對分析結果進行了驗證。結果表明,與傳統(tǒng)的基于迫零(Zero-Forcing,ZF)收發(fā)機的傳輸方案相比,本方案取得了更高的DOF。 (2)針對Y信道的一種特殊場景,本文推導了該場景的精確DOF。首先,通過假設用戶之間存在充分的協(xié)作,并利用割集定理獲得了該場景的一個DOF上界。然后,本文提出了一種基于非對稱干擾對齊的傳輸方案,并通過理論分析和數(shù)值仿真,證明了該傳輸方案可以達到DOF的上界。結合DOF的上界和可達性證明,本文獲得了該場景的精確DOF。此外,為了進一步提高所提傳輸方案的和速率性能,本文還提出一種迭代的波束成形優(yōu)化算法,對用戶處和中繼處的波束成形設計進行了聯(lián)合優(yōu)化。最后,通過仿真驗證了所提算法的性能增益和收斂速度。 (3)針對多對雙向中繼信道,本文提出了一種基于非對稱干擾對齊的傳輸方案,并對其可達的DOF進行了理論分析,數(shù)值仿真的結果也表明所提方案的可達DOF明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方案。然后,針對所提傳輸方案,本文提出了一種結合罰函數(shù)法和擬牛頓法的聯(lián)合波束成形優(yōu)化算法,仿真結果表明該算法顯著提高了和速率,并且具有良好的收斂性。此外,本文還提出了一種基于準正交原則的用戶調度算法,有效地利用了場景中的多用戶分集,進一步提高了所提傳輸方案的和速率。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3;TN972
【圖文】：

2.2.2時域干擾對齊如圖2-1所示，時域的干擾對齊；^通過傳播延遲來實現(xiàn)的1831。所丫j的發(fā)射端部在奇數(shù)T隙發(fā)射彳丨號，由Jjh離+ M，這些丨丨號達到外個接收端的T間+以接收端I為例，來自發(fā)射端1的丨■：丨兮經(jīng)過1個T隙達到接收端1,似；^來自發(fā)射端2和發(fā)射端3的號則需要2個T隙才能達到。接收端2和3的情況也；相M的。從而，各個接收端在奇數(shù)時隙接收到丨丨用f■；丨弓?，干擾則對齊到了偶數(shù)時隙中。每個發(fā)射端可以利用+的時間來發(fā)射丫丨用位號，而在傳統(tǒng)的基于時分k用的方案中

2.21圖2-5 MIMO干擾廣播信道h_型圖2-6 MIMO干擾/播信道信號空間圖產(chǎn)十.自連續(xù)的分介，所以17用位號的方丨I'ljHii (H2|)_IS2和可能對齊。從l(lj在2個接收端分R%利用2?線性接收機，即可恢出用丨號�？梢奍A方案實現(xiàn)了4的DOF。?lafar等人還將IA方案推廣到了節(jié)點的天線數(shù)為M時的場i；;屮，證叫/可以達到的自由度。2.3.2 M1M0干擾廣播信道的自由度MIMO干擾廣播位對M1M0干擾位逝的擴展，利iij之處主要在于每個發(fā)送端所要服務的接收端〈止1個。Shin等人研宄了2小區(qū)MIMO干擾廣播位m中的1八傳輸方案，并分析了可達的D0FI841。如圖2-5所示，每個小區(qū)中Yn個基站，配^！^^/副天線

產(chǎn)十.自連續(xù)的分介，所以17用位號的方丨I'ljHii (H2|)_IS2和可能對齊。從l(lj在2個接收端分R%利用2?線性接收機，即可恢出用丨號�？梢奍A方案實現(xiàn)了4的DOF。?lafar等人還將IA方案推廣到了節(jié)點的天線數(shù)為M時的場i；;屮，證叫/可以達到的自由度。2.3.2 M1M0干擾廣播信道的自由度MIMO干擾廣播位對M1M0干擾位逝的擴展，利iij之處主要在于每個發(fā)送端所要服務的接收端〈止1個。Shin等人研宄了2小區(qū)MIMO干擾廣播位m中的1八傳輸方案，并分析了可達的D0FI841。如圖2-5所示，每個小區(qū)中Yn個基站，配^！^^/副天線，在每個小區(qū)的邊緣彳/2個用戶，均配^fWV|’l_|lj天線。我們考慮卜行的傳輸，每個基站Sj要n其所在小區(qū)內的2個用戶分別發(fā)送獨立的位息，于網(wǎng)絡屮存在兩種干擾：小區(qū)內的用戶聞干擾和小區(qū)間干擾。如何高效地利用網(wǎng)絡屮的空間維度資源來19

【共引文獻】

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本文編號：2747853