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协同基站群的动态分簇算法研究

作　者: 郑丽清
导　师: 黄开枝
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 军事通信学
关键词: 协同度动态分簇联合处理预编码小区间干扰信道状态信息
分类号: TN929.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 56次
引　用: 2次
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内容摘要

多基站协同处理是当前无线传输技术研究的热点问题之一,而协同基站群的分簇问题是协同处理技术走向实用化的一个关键步骤。现有的分簇算法主要分为静态分簇算法和动态分簇算法。其中,动态分簇算法性能优于静态分簇算法,但仍存在以下四个问题:1)缺乏有效的分簇模型对算法设计进行指导;2)把分簇问题当成协同基站选择问题,算法中的顺序性及单向性破坏了最佳的分簇结构,导致系统性能受限;3)算法实现的前提是已知完全的信道状态信息(CSI),这在实际系统中很难获得;4)分簇结果中部分用户容易受到较强的簇间干扰,用户公平性较差。本文针对动态分簇问题展开了专门研究。论文针对分簇问题缺乏有效分簇模型的现状,定义了协同度的度量指标并提出了一种基于协同度的分簇模型。然后,在该模型的指导下,针对现有分簇算法存在的问题,提出了两种动态分簇算法和一种分簇调整方案。具体的研究内容包括:1)提出了一种基于协同度的分簇模型。该模型将两基站间双向的协同度定义为基站之间相互合作给双方带来的信干噪比增益,并将系统和容量的最大化目标简化为所有接收信干噪比之和最大。通过分析接收信干噪比与协同度的关系,最终将系统和容量最大化问题转化为基站间的协同度之和最大化问题。2)提出了一种完全CSI下的利益树动态分簇算法。该算法将分簇问题建模为有向带权连通图的最大利益树生成问题,定义树与树之间的利益度为两棵树内节点间归一化的协同度之和;然后,通过不断选择利益度最大的两棵树进行合并,能够并行生成多个动态的协同簇,从而有效解决现有动态分簇算法导致的系统性能受限问题。仿真结果表明,该算法与典型的贪婪搜索算法相比,在本文仿真条件下,系统的频谱利用率提高了约0.4bits/Hz,且算法复杂度与基站个数N成正比。3)提出了一种部分CSI下的近邻传播动态分簇算法。该算法在已知部分CSI的先验条件下,利用协同度来设计算法的输入矩阵并引入协同因子来控制系统的协同簇个数;然后,通过在全网内交换吸引度及归属度信息,实现协同证据的搜集及积累,最后并行生成多个协同簇。仿真结果表明,该算法的分簇性能接近于完全CSI下的利益树分簇算法,算法的收敛速度受系统内基站数的影响较小,收敛速度快,适用于实际系统。4)提出了一种基于ZF-THP的重叠分簇调整方案。本方案利用簇间干扰分量均值设置干扰门限,并对引起簇间干扰大于门限的基站进行重叠分簇调整;然后,针对重叠簇的特点设计了一种联合ZF-THP算法,利用ZF技术消除非重叠基站内的小区间干扰(ICI),并利用THP技术抑制重叠基站导致的ICI。仿真结果表明,该方案能够降低重叠基站的复杂度,有效解决局部簇间干扰严重的问题,改善用户公平性能。

协同基站群的动态分簇算法研究

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