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

1、移動通信的快速發(fā)展要求加大網絡覆蓋，提高傳輸速率，同時要求容納更多的用戶。用戶密度的提高導致小區(qū)內、中繼站間、小區(qū)間和網絡間的干擾日趨復雜，而不同的通信場景、移動速度、網絡結構和用戶行為模式也使得干擾形態(tài)多種多樣，從而嚴重制約著通信網絡容量與系統(tǒng)性能的進一步提升。在蜂窩無線通信系統(tǒng)設計中，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絡的干擾抑制預均衡與協(xié)作空時預編碼技術。
　　論文首先對由信道時延擴展引發(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均衡方案。信號在發(fā)送端經過基域Harley變換與有限域均衡后進入無線信道傳輸，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)送數據實行插零處理，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)內多個中繼站復用傳輸引發(fā)的共道干擾，本文提出了一種適用于放大轉發(fā)多中繼蜂窩網的協(xié)作預編碼方案。小區(qū)內的用戶首先被劃分為基站服務用戶與中繼服務用戶。在兩跳的傳輸過程中，基站通過集中式的TH預編碼方式將用戶數據發(fā)送給中繼與基

4、站服務用戶;然后，中繼間通過信道信息共享對接收到的信號進行干擾對齊的線性預編碼處理，并將編碼后的數據放大與發(fā)送至相應的中繼服務用戶;在第二跳中，基站采用干擾對齊方式服務一個新的基站服務用戶。所提方案在實現(xiàn)無干擾傳輸的同時，能夠最大程度的利用系統(tǒng)空間自由度，實現(xiàn)復用增益。論文分別針對基站服務用戶與中繼服務用戶不同的預編碼方式，對其遍歷信道容量進行了理論分析，給出了各自的容量上限。仿真結果驗證了所提方案在不同網絡場景中的有效性，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)作傳輸的預編碼方案。該方案能夠同時抑制小區(qū)內與小區(qū)間共道干擾，其主要思想是結合干擾對齊與干擾預刪除兩種方式，分別對小區(qū)間與小區(qū)內共道干擾進行抑制。小區(qū)間使用干擾對齊能增加系統(tǒng)的空間復用度，而小區(qū)內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)的預編碼優(yōu)化方案。理論分析與仿真結果表明，由于采用了預刪除與預編碼優(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)合傳輸的酉空時調制方案。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，用戶在接收到數據后利用最大似然檢測

7、技術恢復出每個協(xié)作基站發(fā)送的信號。相比于傳統(tǒng)酉調制方式，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)作預編碼傳輸，提出了一種兩小區(qū)協(xié)作預編碼方案，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致的信道信息過期問題，提出了一種改進的最大似然方案。在設計中，作者同時考慮信道的時間相關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，提出了嵌入式導頻的方案，并對信道估計均方差與基于最小均