蜂窩無線通信系統(tǒng)中的干擾抑制預(yù)均衡與協(xié)作空時預(yù)編碼.pdf

1、移動通信的快速發(fā)展要求加大網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提高傳輸速率，同時要求容納更多的用戶。用戶密度的提高導(dǎo)致小區(qū)內(nèi)、中繼站間、小區(qū)間和網(wǎng)絡(luò)間的干擾日趨復(fù)雜，而不同的通信場景、移動速度、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和用戶行為模式也使得干擾形態(tài)多種多樣，從而嚴(yán)重制約著通信網(wǎng)絡(luò)容量與系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提升。在蜂窩無線通信系統(tǒng)設(shè)計中，如何有效抑制符號間干擾、共信道干擾、小區(qū)邊緣的鄰區(qū)干擾等復(fù)雜多變的干擾，迄今仍然是瓶頸，亟待研究解決。為此，本論文致力于從信道均衡和預(yù)編碼角度探討幾種

2、主要干擾的有效抑制問題，重點研究蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)的干擾抑制預(yù)均衡與協(xié)作空時預(yù)編碼技術(shù)。
　　論文首先對由信道時延擴(kuò)展引發(fā)的符號間干擾展開研究，提出了一種基于有限域變換的預(yù)均衡方案。信號在發(fā)送端經(jīng)過基域Harley變換與有限域均衡后進(jìn)入無線信道傳輸，由于基域Harley變換具有與離散傅里葉變換相同的卷積特性，所提方案與正交頻分復(fù)用(OFDM)方案一樣能有效地抑制符號間干擾。同時，較之OFDM，本方案有更優(yōu)的峰平比性能，且對載波頻率偏差不

3、敏感。通過對發(fā)送數(shù)據(jù)實行插零處理，所提方案具備一定的糾錯能力。理論分析與仿真結(jié)果表明，所提方案能獲得多徑分集增益，其誤碼率性能與峰平比性能均優(yōu)于編碼的OFDM傳輸，且對載波頻率偏差不敏感。
　　其次，針對同一個小區(qū)內(nèi)多個中繼站復(fù)用傳輸引發(fā)的共道干擾，本文提出了一種適用于放大轉(zhuǎn)發(fā)多中繼蜂窩網(wǎng)的協(xié)作預(yù)編碼方案。小區(qū)內(nèi)的用戶首先被劃分為基站服務(wù)用戶與中繼服務(wù)用戶。在兩跳的傳輸過程中，基站通過集中式的TH預(yù)編碼方式將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送給中繼與基

4、站服務(wù)用戶;然后，中繼間通過信道信息共享對接收到的信號進(jìn)行干擾對齊的線性預(yù)編碼處理，并將編碼后的數(shù)據(jù)放大與發(fā)送至相應(yīng)的中繼服務(wù)用戶;在第二跳中，基站采用干擾對齊方式服務(wù)一個新的基站服務(wù)用戶。所提方案在實現(xiàn)無干擾傳輸?shù)耐瑫r，能夠最大程度的利用系統(tǒng)空間自由度，實現(xiàn)復(fù)用增益。論文分別針對基站服務(wù)用戶與中繼服務(wù)用戶不同的預(yù)編碼方式，對其遍歷信道容量進(jìn)行了理論分析，給出了各自的容量上限。仿真結(jié)果驗證了所提方案在不同網(wǎng)絡(luò)場景中的有效性，并表明與現(xiàn)有

5、的算法相比，所提方案能夠提供更高的系統(tǒng)吞吐率，且不受發(fā)送端定時誤差的影響。
　　接著，通過研究下行多小區(qū)協(xié)作傳輸，本文提出了一種基站間協(xié)作傳輸?shù)念A(yù)編碼方案。該方案能夠同時抑制小區(qū)內(nèi)與小區(qū)間共道干擾，其主要思想是結(jié)合干擾對齊與干擾預(yù)刪除兩種方式，分別對小區(qū)間與小區(qū)內(nèi)共道干擾進(jìn)行抑制。小區(qū)間使用干擾對齊能增加系統(tǒng)的空間復(fù)用度，而小區(qū)內(nèi)干擾刪除則為獲取系統(tǒng)分集度提供了可能。為了使所提方案在實際系統(tǒng)中能有效應(yīng)用，論文提出了一種基于傳統(tǒng)迭代

6、干擾對齊實現(xiàn)的預(yù)編碼優(yōu)化方案。理論分析與仿真結(jié)果表明，由于采用了預(yù)刪除與預(yù)編碼優(yōu)化，所提方案較之傳統(tǒng)干擾對齊方式能夠提供更多的分集增益，具有更優(yōu)的接收性能。
　　隨后，通過研究多小區(qū)協(xié)作非相干傳輸，提出了一種多基站聯(lián)合傳輸?shù)挠峡諘r調(diào)制方案。由于該方案在發(fā)送端與接收端均無需完備信道信息，因此適合在高移動性場景下的使用。在所提方案中，每個協(xié)作基站分別從共用的信號集中選取酉信號發(fā)送至共同的小區(qū)邊緣用戶，用戶在接收到數(shù)據(jù)后利用最大似然檢測

7、技術(shù)恢復(fù)出每個協(xié)作基站發(fā)送的信號。相比于傳統(tǒng)酉調(diào)制方式，基站之間的協(xié)作不僅有效的抑制了小區(qū)間干擾，還能提高該用戶的傳輸效率。通過理論分析，論文給出了所提方案的成對錯誤概率閉合解，并基于該閉合解，提出了相應(yīng)的信號集優(yōu)化方案，以獲取傳輸效率與可靠性之間的折衷。仿真結(jié)果表明，所提方案在塊靜止信道與時變信道下均適用。
　　最后，本論文研究了時間-頻率雙選信道下的協(xié)作預(yù)編碼傳輸，提出了一種兩小區(qū)協(xié)作預(yù)編碼方案，能夠同時抑制符號間干擾與多小區(qū)

8、共道干擾。所提方案選取短幀傳輸，來克服信道的時間選擇性，并利用時域預(yù)編碼，將小區(qū)間的共道干擾與符號間干擾對齊至同一空間，并在接收端一并舍棄。由于無需插入循環(huán)前綴，所提方案節(jié)約了系統(tǒng)頻譜與發(fā)射功率。此外，針對于信道估計與反饋時延導(dǎo)致的信道信息過期問題，提出了一種改進(jìn)的最大似然方案。在設(shè)計中，作者同時考慮信道的時間相關(guān)性與反饋時延的影響，以提高檢測精度。針對快時變信道下的多小區(qū)信道估計，提出了嵌入式導(dǎo)頻的方案，并對信道估計均方差與基于最小均