小區(qū)間干擾抑制的協(xié)作波束成形技術(shù).pdf

1、4G無線通信系統(tǒng)和4G Beyond系統(tǒng)下行采用長期演進(jìn)（LTE）技術(shù)，以正交頻分多址（OFDMA）為接入方式，同時(shí)，為提高頻譜利用率，4G系統(tǒng)采用了同頻覆蓋組網(wǎng)方式。這會(huì)對小區(qū)用戶，特別是小區(qū)邊緣用戶造成非常嚴(yán)重的小區(qū)間干擾（ICI）。為了保證小區(qū)內(nèi)所有用戶享受到良好和公平的服務(wù)質(zhì)量，需要一種技術(shù)來對 ICI進(jìn)行抑制，提高系統(tǒng)的整體吞吐量，并且保證用戶間的公平性。小區(qū)協(xié)作波束成型技術(shù)，是無線標(biāo)準(zhǔn)中多點(diǎn)協(xié)作（CoMP）技術(shù)的一種。它要求

2、基站之間共享信道狀態(tài)信息（CSI）和必要信令，而并不需要共享發(fā)送的數(shù)據(jù)，具有較好性能和可實(shí)現(xiàn)性。所以協(xié)作波束成型技術(shù)是這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　目前大部分的波束成型技術(shù)都采用中心式的方案，需要基站間高度的同步和信息交互，難以實(shí)施。而且目前現(xiàn)有的技術(shù)很少考慮 CSI誤差對系統(tǒng)性能造成的影響，在實(shí)際的場景中會(huì)有很嚴(yán)重的性能損失，使用戶陷入中斷。為此，減小波束成型算法開銷、提升算法的魯棒性是國內(nèi)外近期無線通信領(lǐng)域兩個(gè)個(gè)重要的研究方向。論

3、文圍繞波束成型算法和小區(qū)協(xié)作機(jī)制開展了理論分析研究與計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，具體工作如下：
　?。?）針對減小系統(tǒng)開銷和信息交互的需求，本文提出了理想信道模型下的分布式的信干噪比動(dòng)態(tài)懲罰算法（Distributed Dynamic SINR Pricing Algorithm，DDSPA）。該算法要求每個(gè)基站根據(jù)非本小區(qū)用戶的SINR條件以有限的信息交互設(shè)計(jì)SINR懲罰項(xiàng)，用來限制本基站對這些用戶的干擾，在保證小區(qū)用戶 SINR的情況下優(yōu)

4、化基站的發(fā)送功率。仿真結(jié)果顯示，DDSPA以較快的速度逼近已有的最優(yōu)性能。算法以迭代的方式進(jìn)行，本文分析了迭代收斂的概率和一次迭代需要的信息交互量。
　?。?）針對減小系統(tǒng)開銷和提升魯棒性兩點(diǎn)需求，本文進(jìn)一步提出了基于博弈論的魯棒性算法。為了實(shí)現(xiàn)分布式，這種算法要求基站之間不作任何信息交互，用戶估計(jì)自身受到的小區(qū)間干擾上報(bào)基站，進(jìn)行小區(qū)內(nèi)單獨(dú)優(yōu)化。為了實(shí)現(xiàn)算法的魯棒性，算法考慮了CSI估計(jì)誤差模型和延時(shí)誤差模型，以用戶平均最小均方

5、誤差（Average Minimun Square Error，AMSE）為優(yōu)化目標(biāo)。仿真顯示，算法能夠有效地抑制CSI誤差對系統(tǒng)性能的影響。文章也分析了算法收斂概率和收斂速度。
　?。?）為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能，減小開銷，提高工程可實(shí)現(xiàn)性，本文提出了一種閉式的的魯棒性算法，在發(fā)送功率約束下最小化AMSE和。算法采用采用KKT條件解決優(yōu)化問題，能夠達(dá)到最優(yōu)性能。問題的解為閉式形式，而且無需迭代，系統(tǒng)開銷少。算法也設(shè)計(jì)了基站間的協(xié)作