混合網(wǎng)絡(luò)中預(yù)編碼和功率控制技術(shù)的研究.pdf

1、MIMO(Multi-Input-Multi-Output)即多輸入多輸出技術(shù)，在不提高發(fā)射功率和頻譜帶寬的前提下，有效地提高了系統(tǒng)的容量和頻譜效率，并且?guī)砹藘纱笤鲆?復(fù)用增益和分集增益。中繼系統(tǒng)由于能夠延伸通信的距離，克服陰影衰落，同樣被引入第四代移動通信中。其中放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF，Amplify-and-Forward)中繼由于處理簡單，時延短而受到廣泛的研究和應(yīng)用。把MIMO技術(shù)和中繼技術(shù)結(jié)合起來，可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)的性能。而另一項

2、關(guān)鍵技術(shù)-Femtocell作為提高室內(nèi)信號覆蓋問題的技術(shù)同樣受到了廣泛的研究，它是一種低功耗，由用戶安裝的小型基站，在可以提高用戶信號質(zhì)量的同時，間接延長終端的電池時間，也大量節(jié)省了運(yùn)營及維護(hù)成本。但是多用戶系統(tǒng)帶來系統(tǒng)增益的同時，同樣也帶來了用戶之間的干擾。預(yù)編碼技術(shù)和功率控制技術(shù)作為有效抑制干擾，提高系統(tǒng)的性能的關(guān)鍵物理層技術(shù)，已經(jīng)得到了深入的研究。本文重點(diǎn)研究了在多用戶MIMO中繼系統(tǒng)如何進(jìn)行預(yù)編碼的設(shè)計，以及在家庭基站(fem

3、tocell)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行預(yù)編碼（波束成形）的設(shè)計和功率控制。
　　 首先，本文考慮存在直傳鏈路的多用戶MIMO系統(tǒng)，以最小化均方誤差(MMSE)為準(zhǔn)則，受限于中繼發(fā)射功率的限制，研究了中繼預(yù)編碼和目的節(jié)點(diǎn)接收機(jī)的設(shè)計，通過理論推導(dǎo)，得到了中繼預(yù)編碼和目的節(jié)點(diǎn)的迭代表達(dá)式，最后通過迭代算法來聯(lián)合優(yōu)化中繼預(yù)編碼和目的節(jié)點(diǎn)的接收機(jī)。本文提出的方案與不考慮直傳信道，以及其他的方案，如LMMSE方案相比，在均方誤差(MSE)和比特誤碼率(

4、BER)性能方面，有了一定的提升。
　　 接著，發(fā)射機(jī)很難得到完全的信道狀態(tài)信息，因此總是存在信道估計誤差的。因此本文以多用戶MIMO信道系統(tǒng)為模型，提出了基于信道估計誤差的聯(lián)合預(yù)編碼的設(shè)計方案。把信道狀態(tài)信息估計誤差建模成隨機(jī)高斯變量，以系統(tǒng)的平均均方誤差為目標(biāo)函數(shù)，以基站和中繼的發(fā)射功率為限制條件，把原問題由復(fù)雜的非凸優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成兩個凸優(yōu)化的子問題，并且得到基站和中繼預(yù)編碼的相應(yīng)的閉式解。仿真表明，本文提出的方案與不考慮信

5、道估計誤差的聯(lián)合預(yù)編碼設(shè)計，以及基于信道估計誤差的中繼預(yù)編碼相比，有更好的比特誤碼率性能。
　　 然后，預(yù)編碼（波束成形）對干擾管理起到了重要的作用，因此把波束成型和中繼引入家庭基站網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行相應(yīng)的干擾管理。本文以總的發(fā)射功率為目標(biāo)函數(shù)，以宏用戶和家庭基站用戶的均方誤差為限制條件，通過理論推導(dǎo)，把問題轉(zhuǎn)化為SOCP凸優(yōu)化問題，并提出迭代算法，聯(lián)合優(yōu)化宏基站、家庭基站以及中繼的預(yù)編碼。仿真表明，當(dāng)用戶均方誤差閾值升高，系統(tǒng)的發(fā)射