分布式天线小区系统中协作干扰抑制技术的研究

中国科学技术大学博士学位论文分布式天线小区系统中协作干扰抑制技术的研究姓名：史聃申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：朱近康20080501分布式天线小区系统中协作干扰抑制技术的研究作者：史聃学位授予单位：中国科学技术大学相似文献(10条)1.学位论文胡臻多天线系统动态资源分配算法的研究2007多天线系统，即多输入多输出系统是近来在无线通信研究中的一个重大突破，它是通过在发送端和接收端分别安置多根天线来实现的。具体来说在多天线系统中，发送天线阵列和接收天线阵列被用来提供空间分集增益(在给定传输速率的情况下提高传输可靠性)和空间复用增益(在给定传输可靠性的情况下提高传输速率)，因此多天线系统能够充分利用空间资源，在不增加系统带宽和天线总发送功率的情况下，有效地对抗无线信道衰落的影响，大大提高通信系统的频谱利用率和信道容量。现在对多天线系统的研究还仅仅局限于关键的传输技术的研究，比如空时编码技术、信道估计技术以及智能天线技术等。从系统的角度，对多天线系统的研究还处于起步阶段。本文主要从系统的角度研究了多天线系统中的动态资源分配问题，主要工作如下：第一章主要介绍了多天线系统的发展简史，多天线系统的特征和多天线系统的当前研究进展。然后第一章介绍了本论文的主要工作和内容安排。第二章介绍了多天线系统动态资源分配问题的相关背景知识。这些背景知识包括问题的概述、信道的模型、系统的资源以及基本的算法。其中系统的资源包括功率、空间子信道、天线、时隙和频率资源；而基本的算法包括贪婪算法、分治算法、注水算法、粒子群算法以及比例公平性算法。第三章研究了在单用户多天线系统中的动态资源分配算法。这一章主要研究了功率分配与比特加载算法以及天线选择算法。其中功率分配和比特加载问题主要是考虑在系统目标误码率一定的情况下如何为每个空间子信道分配功率使得系统所使用的总功率最小并且满足系统目标比特速率的要求，而天线选择算法主要考虑如何求解接收端的天线选择问题。第四章研究了在多用户多天线系统中的动态资源分配算法。这一章主要研究了基于速率和容量的功率分配算法以及用户选择算法。其中功率分配算法采用了迭代注水算法的思想，并且论文在这一节考虑了如何通过下行链路广播信道和上行链路多接入信道之间的互易关系来求下行链路广播信道的速率和容量。用户选择算法则是根据不同用户信道之间的空间相容性来选择合适的服务用户集合以获得多用户分集增益。第五章探讨了基于LTE的下行链路网络频谱效率。为了提高第三代移动通信技术在无线接入领域的竞争力，3GPP提出了第三代移动通信技术的长期演进计划，即LTE。在LTE中，OFDMA技术、MIMO技术以及各种无线资源调度算法将被广泛的使用。本章研究的目的是为了揭示在LTE中各种技术对于频谱效率的影响。第六章对全文进行了总结。2.期刊论文傅华.姚天任.江小平.陈少平.FuHua.YaoTianren.JiangXiaoping.ChenShaoping一种新的用于多天线系统的快速球形解码算法-信号处理2007,23(3)本文提出了一种实现多输入一多输出(MIMO)无线系统最大似然(ML)信号检测的快速球形解码器框架,在本框架内,算法不需要确定半径参数,同时,在算法的搜索阶段只需要访问最少的树节点数,从而降低算法的复杂度.另外,当我们采用一种直接的Schnorr-Euchner枚举(SEE)方法时,本球解码框架可用于复数MIMO系统.仿真结果显示,和其它球形解码器相比,本解码器能大大提升最大似然(ML)检测的速度.3.学位论文邓超多天线系统中多用户分集关键技术研究2008随着无线多媒体通信网络的高速发展以及用户数目的迅速增长，视频、数据等各种高速率的多媒体业务将成为下一代无线通信系统需要支持的重要业务，如何有效的提高频谱利用率和数据传输速率是下一代无线通信系统所需面对的关键问题之一。而多输入多输出(MIMO)技术可以在不增加系统带宽和发射功率的前提下大大增加系统容量，提高系统频谱利用率，改善系统性能，由此提出的MIMO无线通信系统成为近年来研究的热点。多用户分集是多用户无线通信中固有的分集，合理的利用多用户分集增益可以有效的提高系统性能。因此，研究如何在多用户MIMO系统中合理的利用多用户分集增益，选择合适的分集方案具有很大的实际意义。本论文是以国家“十五”863计划重大课题“新一代蜂窝移动通信系统无线传输链路技术研究(2003AA12331005)”和光电国家实验室WiMAX试验网系统为背景，研究了多天线通信系统中的多用户分集关键技术，分析了各种多用户分集方案对系统性能的影响。基于未来宽带多媒体多为非对称业务、传输的瓶颈往往集中于下行链路等因素考虑，本文主要针对MIMO系统中的下行链路进行研究。首先对MIMO通信系统的相关理论作简要描述，重点分析了多天线系统中的空间分集增益和空间复用增益，以及二者之间的折中关系。然后以MISO系统为研究对象，从不同角度分析了两类多用户分集方案，基于发射天线选择的多用户分集方案和基于波束成型的多用户分集方案。对于前者，本文在回顾已有研究成果的基础之上，提出了一种最大比发射多用户分集的天线选择策略，在系统容量和传输性能之间做权衡；对于后者，本文在随机波束成型的基础之上，提出了基于正交随机波束成型的多波束选择算法、基于部分信道反馈的波束成型和正交波束成型算法，合理利用空间复用增益，提高系统传输能力。通过在瑞利衰落信道模型下进行仿真分析，对本文提出的多用户分集策略和现有的多用户分集方案进行了深入对比，同时分析了自适应的功率分配策略对系统性能的影响，得出了一些有效结论，为多天线通信系统中如何选择多用户分集方案提供了重要的参考依据。最后，本文总结了相关研究成果，对进一步的研究工作给出了方向性建议。4.学位论文李元柳基于多天线系统的预编码技术研究2009多天线系统，也称为多输入多输出(MIMO)系统，可显著提高通信系统的传输容量与链路传输的可靠性，因而，已成为实现未来高速宽带无线接入网的关键技术之一，并且广泛应用于下一代移动通信系统。本论文以MIMO系统下行链路传输为基础，依次讨论了基于空间复用、空间分集、混合结构下的单用户预编码技术，分别对各种不同信道状态信息下的预编码技术进行理论推导、算法分析以及性能仿真。本论文主要研究成果如下：第一：提出了一种基于STBC-VBLAST混合结构的预编码技术。该方案以系统成对差错概率最小或信道容量最大为准则，发射端先对各个STBC码块对应的子信道进行OR矩阵分解，将上三角矩阵R的对角线上的矩阵块作为去除其它层干扰的等效子信道矩阵，再对各子信道矩阵进行特征值分解，得到各子层特征波束成型方向，在波束成型方向上利用注水原则进行能量分配。将各子层的预编码矩阵进行块对角化，得到系统预编码矩阵。所提方案适用于TDD模式，可充分利用信道状态信息，有效降低STBC-VBLAST系统误码率，同时提高系统信道容量。经MATLAB仿真，该方案在采用低维信号调制时，效果尤其较显著。第二：针对信道存在相关性与秩亏的VBLAST空间复用系统，在发射端已知信道协方差统计信息时，分析相关信道下的系统成对差错概率，推导出发射端已知信道协方差统计信息下的预编码矩阵，理论分析指出，最优统计预编码阵由发射相关矩阵前几个较大特征值对应的特征向量组成，同时，功率在各个特征方向上进行等额分配，该方案可显著改善系统差错性能。经仿真验证，统计预编码阵可减小信道相关性对系统性能带来的衰减。第三：针对存在空间相关性的开环线性星座预编码(LCP)系统，通过对系统差错性能与编码准则的分析，得出在独立同分布或者弱相关信道下，LCP方法在提供分集增益的同时，还可获得较高的编码增益，但在强相关信道下，信道相关性对LCP编码的影响较大，使得LCP方法只能提供分集增益，而无法获得编码增益。本文还对基于空间复用的VBLAST、基于发射分集的STBC系统在不同CSIT下的预编码设计进行了总结。对于空间复用VBLAST系统，依次讨论了1)发射端完全已知信道状态信息下，接收机采用线性或非线性检测器时的最优线性预编码问题；2)发射端仅已知信道协方差统计信息，信道存在秩亏时的线性统计预编码问题：3)对于限速率反馈系统，发射端根据反馈信息从码本中选择合适的码字作为预编码矩阵，本文对格拉斯曼空间打包、矢量量化两种码本设计方法进行研究；4)对于已知信道协方差统计特性的限速率反馈系统，码本可由发射相关矩阵的特征向量，以及将特征向量进行缩放旋转后的新向量构成，其性能在统计预编码与完全已知CSI下的最优预编码性能之间。最后，对于完全发射分集STBC系统，分别在发射端已知信道协方差信息、均值与协方差信息、存在信道误差信息三种CSIT情况下，从系统差错性能出发，推导出不同CSI对应的最优化目标函数，再对目标函数进行求解，得到线性预编码矩阵。分别对上述情况下预编码系统的差错性能进行仿真分析，验证预编码对系统性能的改善。5.期刊论文解志斌.汪晋宽.王赞.高静.XIEZhi-bin.WANGJin-kuan.WANGYun.GAOJing多天线系统分集复用模式快速选择算法-信息与控制2009,38(1)对空间复用多天线系统线性接收机进行了深入分析,针对其虽应用简便却未能很好地利用分集增益的问题,提出了一种基于误码率准则的分集复用模式快速选择算法.所提算法通过低复杂度的判决准则对多天线系统分集复用模式进行选择,并将少量的信息反馈回发送端,达到充分利用多天线系统分集与复用增益的目的.与以往算法相比,所提算法可以更好地利用系统的瞬时分集增益,而且具有较低的计算复杂度,很好地满足了多天线通信系统对实时性和快速性的要求.仿真结果验证了算法的有效性和可行性.6.学位论文潘立清多蜂窝环境下分布式多天线系统下行性能研究2008未来的无线通信系统面临的主要挑战是稀缺的频谱资源与多样化无线业务需求之间的矛盾。多输入多输出??MIMO??技术在信息理论上的容量优势引发了对MIMO空时处理技术的大量研究。针对现有蜂窝体系结构进行改进提出的分布式天线系统，天然地具备了覆盖、频谱效率和发射功率等方面的巨大优势，成为热点研究领域。本文以分布式天线系统为研究课题，对分布式天线系统下的关键技术进行研究，主要包括分布式MIMO系统的天线选择技术、分布式天线下的发送分集技术等。本文研究了分布式MIMO系统模型，详细讨论了DAS‐MIMO系统中的接收分集技术，证明了在DAS环境下普遍存在的信道矩阵病态性问题。并提出了一种基于距离信息的预测算法（DIP）来降低病态矩阵条件数，改善系统误码性能。MATLAB仿真证明，比较常用的ZF检测，DIP算法能有效降低通信系统对计算精度要求，在10位以下精度条件下误码率性能得到了3～6dB的改善。之后，本文将讨论多蜂窝环境下DAS‐MIMO单用户下行性能和容量。首先讨论了传统DAS结构??本文称做基站受限DAS??BR‐DAS??的局限性，然后建立一种虚蜂窝DAS（VC‐DAS），并分析其对多蜂窝小区边缘性能改善情况，及在CSIR和CSIT情况下采用最大比合并策略时对系统容量的影响。环境因子、调制方式、选择天线数目等参数都被详尽讨论。计算结果表明，比较CAS与BR‐DAS，虚蜂窝DAS能有效改善蜂窝边缘地区的信干比性能，并提供了优化的的误码率、功率效率，并有效扩大了CSIR与CSIT各态历经容量。VC‐DAS在即将到来的通信与互联网络融合时代将具有强可实现性，并为最终“无处不在”的通信提供了一套参考方案。文章最后总结了全文，并简要计划了下一步的研究工作。下一步将考虑不同MIMO空时编解码技术与VC‐DAS的结合，以期望进一步优化系统性能；并可能考虑多用户环境下VC‐DAS的情况。7.学位论文肖海勇多天线系统分集、检测及自适应技术研究2006无线多输入多输出(Multi-InputMulti-Output)技术可以显著提高无线链路容量，是下一代移动通信系统的关键技术。空间复用和自适应调制是逼近无线信道容量的有效方式，而空间分集是提高无线系统性能的关键技术。本文以无线MIMO系统中的空间复