多用戶(hù)MIMO預(yù)編碼及小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)的研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展以及百姓生活水平的顯著提高，人們對(duì)移動(dòng)通信的需求越來(lái)越大，要求更高的傳輸速率、穩(wěn)定的通信質(zhì)量和方便的用戶(hù)接入，并且滿(mǎn)足多種業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量(QoS)的需要。但是，無(wú)線(xiàn)頻譜資源是有限的，為滿(mǎn)足寬帶傳輸?shù)男枨蟊仨毺岣哳l譜資源的利用率。在LTE及LTE-A無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，不僅一個(gè)蜂窩小區(qū)內(nèi)的多個(gè)用戶(hù)可以使用相同的頻率資源進(jìn)行通信，相鄰小區(qū)的也可以使用相同的頻率資源以提高整個(gè)系統(tǒng)的頻譜利用率。為了抵消或減少由此產(chǎn)生的小區(qū)內(nèi)

2、以及相鄰小區(qū)間的多用戶(hù)干擾，需要對(duì)多用戶(hù)的多輸入多輸出(MIMO)的預(yù)編碼技術(shù)及小區(qū)間干擾抑制技術(shù)進(jìn)行深入的理論分析與算法開(kāi)發(fā)的研究，這也是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　多用戶(hù)MIMO預(yù)編碼研究主要分成兩大類(lèi)，一是塊對(duì)角化(BD)的預(yù)編碼方案，另一類(lèi)是基于信漏噪比(SLNR)的預(yù)編碼技術(shù)方案。BD方案能夠完全抵消多用戶(hù)間的同信道干擾，使多用戶(hù)MIMO信道變成多個(gè)單用戶(hù)的MIMO信道，但是其性能受到信道噪聲的影響較大

3、。相對(duì)于BD的預(yù)編碼方案，基于SLNR的預(yù)編碼方案不存在噪聲增強(qiáng)的作用，同時(shí)對(duì)天線(xiàn)數(shù)目沒(méi)有嚴(yán)格的限制。本文的一個(gè)研究重點(diǎn)就是多用戶(hù)的MIMO預(yù)編碼技術(shù)中基于SLNR的預(yù)編碼方案。
　　首先，本文把臟紙編碼(DPC)的思想應(yīng)用到基于SLNR的多用戶(hù)MIMO預(yù)編碼的設(shè)計(jì)上，提出了一種基于連續(xù)信漏噪比(SSLNR)的多用戶(hù)MIMO預(yù)編碼方案。DPC的基本思想是當(dāng)干擾在發(fā)送端是已知的時(shí)候，可以通過(guò)一定的方法消除其影響。在基于SSLNR的多

4、用戶(hù)預(yù)編碼方案中，利用DPC的思想，對(duì)別的用戶(hù)已知的泄漏，可以在發(fā)送端疊加一個(gè)信號(hào)將其抵消，因此計(jì)算SLNR時(shí)，暫時(shí)忽略可以抵消的泄漏，只考慮對(duì)其他用戶(hù)未知的泄漏，最大化SLNR，求出預(yù)編碼矩陣。然后，對(duì)等效的信道矩陣?yán)肨omlinson-Harashima預(yù)編碼(THP)方法，抵消前面計(jì)算SLNR時(shí)忽略的泄漏。該方案相對(duì)于傳統(tǒng)的基于信漏噪比的多用戶(hù)MIMO預(yù)編碼方案，在中高信噪比條件下，誤比特率性能得到了提升，同時(shí)該方法也繼承了基于

5、信漏噪比的預(yù)編碼方案的優(yōu)點(diǎn)即對(duì)發(fā)送天線(xiàn)數(shù)目沒(méi)有限制。
　　其次，為了進(jìn)一步提升基于SSLNR的預(yù)編碼方案的性能，本文提出了基于各天線(xiàn)連續(xù)信漏噪比(PA-SSLNR)和基于幾何平均值分解的信漏噪比(SSLNR-GMD)兩種預(yù)編碼方案。基于SSLNR的預(yù)編碼方案和原始的SLNR預(yù)編碼方案一樣，每個(gè)用戶(hù)的多個(gè)數(shù)據(jù)流之間存在著增益差。如果不采用自適應(yīng)調(diào)制編碼方式，系統(tǒng)的誤比特率性能將由最差的子信道決定，從而出現(xiàn)較大的系統(tǒng)性能損失。針對(duì)該問(wèn)

6、題，我們提出兩種改進(jìn)方案:a）在每根接收天線(xiàn)上而不是每個(gè)接收機(jī)上做SSLNR運(yùn)算，降低每個(gè)用戶(hù)的多個(gè)數(shù)據(jù)流之間的增益差;b)把GMD應(yīng)用在SSLNR的預(yù)編碼方案中，使得每個(gè)用戶(hù)的多個(gè)數(shù)據(jù)流完全等增益。同時(shí)通過(guò)對(duì)天線(xiàn)或者用戶(hù)的排序，進(jìn)一步提升用戶(hù)間的公平性，從而提升系統(tǒng)的誤碼率性能。
　　同時(shí)，本文在考慮非理想的信道狀態(tài)信息(CSI)的條件下，對(duì)提出的基于SSLNR預(yù)編碼算法及其改進(jìn)算法，進(jìn)行了魯棒性設(shè)計(jì)。使在非理想CSI條件下，魯

7、棒性算法的BER性能與非魯棒性算法相比有了一定的提升。
　　最后，本文研究了小區(qū)間干擾抑制問(wèn)題，提出了更軟的軟頻率重用(SerFR)的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)方案。小區(qū)間干擾抑制技術(shù)通過(guò)對(duì)小區(qū)間的頻率、時(shí)間、功率、空間、碼等資源的管理控制，從而達(dá)到抑制小區(qū)間干擾的目的。軟頻率重用(SFR)是一種常用的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)，它能夠提高小區(qū)邊界用戶(hù)的性能，但由于邊界用戶(hù)只能使用高功率的頻段，會(huì)有多用戶(hù)分集和頻率選擇性調(diào)度增益的損失，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)容量