發(fā)布時(shí)間：2020-07-30 00:31

【摘要】：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過在宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中布設(shè)微蜂窩,可以有效解決移動(dòng)用戶快速增長的速率需求,改善蜂窩網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)及熱點(diǎn)地區(qū)覆蓋情況,提升網(wǎng)絡(luò)的容量,是未來網(wǎng)絡(luò)的重要形態(tài)。但是,通過布設(shè)微蜂窩的方式雖然可以提高頻譜的利用率,卻帶來了嚴(yán)重的干擾問題。因此,干擾管理成為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的重要研究內(nèi)容之一。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中存在兩種類型的干擾,即宏蜂窩與微蜂窩之間的層間干擾和微蜂窩之間的層內(nèi)干擾。這兩種干擾嚴(yán)重阻礙了網(wǎng)絡(luò)頻譜效率的提升。然而特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的干擾關(guān)系,使得異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的干擾管理面臨著巨大的挑戰(zhàn)。干擾對(duì)齊作為一種先進(jìn)的干擾處理技術(shù),可以有效解決無線網(wǎng)絡(luò)的干擾問題,提升網(wǎng)絡(luò)的自由度。然而網(wǎng)絡(luò)中干擾的復(fù)雜性,使得異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中干擾對(duì)齊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用相比于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有更大的挑戰(zhàn)。因此,本文針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的干擾對(duì)齊技術(shù)進(jìn)行了研究,通過利用網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性及部分連通性,提出了一種新的干擾對(duì)齊方案；并針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中微蜂窩大量隨機(jī)布設(shè)的特點(diǎn),通過將干擾對(duì)齊與干擾避免以及干擾消除技術(shù)相結(jié)合提出了聯(lián)合干擾管理方案,以增強(qiáng)干擾管理效果。本文的主要研究內(nèi)容簡述如下：1.提出了一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下行干擾對(duì)齊方案,有效緩解了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的下行干擾,提升了網(wǎng)絡(luò)自由度。通過利用網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性(即不同基站在發(fā)送功率、天線數(shù)目等方面的差異)及部分連通性(即距離較遠(yuǎn)微蜂窩之間的弱干擾特點(diǎn)),設(shè)計(jì)了一種兩階段干擾對(duì)齊方案。第一階段根據(jù)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性設(shè)計(jì)了宏蜂窩與一組全連通微蜂窩的干擾對(duì)齊方案,第二階段設(shè)計(jì)了一組部分連通微蜂窩的干擾對(duì)齊方案使得其可以與第一階段中的網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳輸,有效提升了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的自由度。由于層間干擾的存在使得宏基站服務(wù)的用戶數(shù)對(duì)系統(tǒng)總自由度有很大的影響(增加宏基站服務(wù)的用戶可以提高宏蜂窩的自由度,但是會(huì)從更多的維度上對(duì)微小區(qū)鏈路造成干擾)。所以,根據(jù)所提出的兩階段干擾對(duì)齊方案,深入分析了宏基站服務(wù)用戶數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)總體自由度的影響,推導(dǎo)出了宏基站服務(wù)單用戶比服務(wù)多用戶可獲得更多自由度的條件；并基于此條件設(shè)計(jì)了一種可確定應(yīng)服務(wù)宏用戶最優(yōu)數(shù)目的低復(fù)雜度算法。仿真結(jié)果表明,所提出的兩階段干擾對(duì)齊方案可以有效提升異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的自由度。2.提出了一種基于干擾對(duì)齊和干擾避免的聯(lián)合干擾管理方案,解決了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中微蜂窩隨機(jī)布設(shè)所導(dǎo)致的復(fù)雜干擾問題。針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中微蜂窩布設(shè)的隨機(jī)性,以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)干擾對(duì)齊的不可行性(基站和用戶配備天線數(shù)目有限,受限于干擾對(duì)齊的可行性條件,無法使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到干擾對(duì)齊),提出了一種基于干擾對(duì)齊和干擾避免的聯(lián)合干擾管理方案。該方案根據(jù)兩階段干擾對(duì)齊的可行性條件,提出了一種微蜂窩調(diào)度機(jī)制,通過將滿足可行性條件的微蜂窩調(diào)度在同一時(shí)隙傳輸,而將不滿足可行性條件的微蜂窩調(diào)度到不同的時(shí)隙去傳輸以避免干擾。該方案最小化了調(diào)度所有微蜂窩所需要的時(shí)隙數(shù)以保證微蜂窩用戶的公平性,并且在此基礎(chǔ)上最大化微蜂窩的傳輸次數(shù)以有效提升網(wǎng)絡(luò)頻譜利用率。仿真結(jié)果表明,所提出的聯(lián)合干擾管理方案可以有效提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。3.提出了一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上行干擾對(duì)齊與消除方案,有效解決了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的上行干擾問題。針對(duì)微蜂窩隨機(jī)布設(shè)導(dǎo)致最優(yōu)干擾消除順序及干擾對(duì)齊方案難以確定的問題。通過對(duì)用戶、基站和干擾消除建立約束的方式,將最優(yōu)的干擾對(duì)齊與消除方案建模為一個(gè)最優(yōu)化問題。并且通過給出用戶的預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法,證明了干擾對(duì)齊與消除方案的可行性。仿真結(jié)果表明該方案可以有效提高網(wǎng)絡(luò)中可同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流數(shù)目。另外,針對(duì)干擾對(duì)齊會(huì)導(dǎo)致較大網(wǎng)絡(luò)反饋開銷的問題,提出了一種機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊與消除方案。該方案通過利用多用戶分集增益,調(diào)度最能將信號(hào)對(duì)齊到其它基站干擾空間的用戶進(jìn)行服務(wù),有效降低了網(wǎng)絡(luò)的反饋開銷。在用戶調(diào)度中,通過考慮干擾消除的影響(即干擾消除可消除部分網(wǎng)絡(luò)干擾)提出了一種新的用戶調(diào)度準(zhǔn)則及一種序貫的用戶選擇策略以實(shí)現(xiàn)低復(fù)雜度的用戶調(diào)度；并且通過對(duì)用戶選擇、解碼向量及功率控制進(jìn)行聯(lián)合決策保證了每個(gè)用戶的信干噪比。仿真結(jié)果表明該方案以較低反饋開銷取得了良好的性能。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5;TN972
【圖文】：

技術(shù)等的迅速發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)得到了長足的發(fā)展，已經(jīng)從第一代移動(dòng)通信系逡逑統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)，并且第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究工作也已逡逑經(jīng)展開。圖１．１展示了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程。每一代移動(dòng)通信系統(tǒng)都有其典型逡逑特點(diǎn)及提出背景。Ｗ先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)（Ａｄｖａｎｃｅｄ邋ＭｏＭｅ邋Ｐｈｏｎｅ邋Ｓｙｓｔｅｍ，ＡＭＰＳ）逡逑為代表的第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)Ｗ開創(chuàng)了個(gè)人移動(dòng)通信的時(shí)代，然而由于采用模擬調(diào)逡逑巧ＩＪ，該系統(tǒng)保密性差，易受到干擾，而且僅支持語音通信，逐漸的不能滿足移動(dòng)逡逑用戶的需求。于是２０世紀(jì)９０年代，Ｗ全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（創(chuàng)ｏｂａｌ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ｆｏｒ邋Ｍｏｂｉｌｅ逡逑Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，邋ＧＳＭ）和暫時(shí)標(biāo)準(zhǔn)－９５邋（Ｉｎｔｅｒｉｍ邋Ｓｔａｎｄａｒｄ－９５，邋ＩＳ－９５）為代表的第逡逑１逡逑

１７義—火，—１０＞’；＝於｜。邐（１－７）逡逑這樣，就可Ｗ解碼得到期望信號(hào)Ｘ，。圖１．３中給出了邋３用戶ＭＩＭＯ干擾信道的干逡逑擾對(duì)齊示例。逡逑１逡逑

？情況①：０＜Ｍ－說＜Ａ＾逡逑在這種情況下，。和公＇的表達(dá)式為逡逑Ｄ邋＝邋Ｍ邋＋邋Ｎ－ｄ邋＋邋ｑ｛Ｍ－ｄ）邋＋邋｛Ｊ－ｑ）｛Ｎ－ｄ），邐（２－４３）逡逑Ｄ＇邋＝邋＾邋＋邋Ｌｓ）＾＾邋＋邋ｇ＇（Ｍ－Ｗ）邋＋邋（Ｊ－ｇ＇；）（Ｗ－Ｗ）＋。邐（２－４４）逡逑由于ｇ＞ｇ＇且Ｍ＞Ａ＾，我們可Ｗ得到逡逑Ｄ＇＾（Ｓ邋＋邋Ｚｓ）ｉ＾邋＋邋ｇ（Ｍ－Ｗ）邋＋邋（Ｊ－９ＷｉＶ－Ｗ）＋。邐（２－４５）逡逑所Ｄ－Ｄ＇的值為逡逑Ｄ－Ｄ＇逡逑＞Ｍ邋＋邋Ｎ－ｄ邋＋邋ｑ｛Ｍ－ｄ）－｛Ｓ邋＋邋Ｌ＾）ｄ－ｑ｛Ｍ－Ｓｄ）逡逑＝邋｛Ｍ邋＋邋Ｎ－ｄ－Ｌ，ｄ）邋＋邋ｑ｛Ｓ－＼）ｄ－＾Ｓｄ邐（２－４６）逡逑（ｂ）逡逑＋邐－邋＾ｃ／邋－況ｆ逡逑＝－－

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6 李R

本文編號(hào)：2774727