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基于局部信道信息的干扰协调技术研究

作　者: 杨逸帆
导　师: 王德胜
学　校: 华中科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 干扰协调 分布式 协作通信 预编码 波束成形
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着新一代移动通信网络（LTE-Advanced）的提出，人们对高质量无线通信服务的需求与日俱增。为了充分利用稀缺的频谱资源，LTE-A系统采用了全频率复用模式，但这一举措会引发小区间的同频强干扰，严重地降低了系统的通信质量。针对这一问题，小区间干扰协调（Inter-Cell Interference Coordination，ICIC）技术应运而生，其基本原理是，通过协调各小区的无线资源分配方案，避免相邻小区同时占用相同的无线资源，来抑制小区间强干扰的产生，从而优化小区边缘用户的数据率，并最终提升系统整体吞吐量。但是，已有的集中式ICIC算法的实现复杂度较高，且系统用于交互全局信道等信息的开销较大，因此，本文将着重研究基于局部信道信息、分布式的小区间干扰协调方案，该方案无需全局信道信息的交互与共享，即可完成无线资源的协调与分配，从而有效地抑制小区间干扰的产生，提升系统吞吐量，同时减少基站间的信息交互量，降低系统的协作复杂度。本文的研究重点在于，基于局部信道信息的干扰协调技术研究，期望在协作开销和系统性能之间取得良好的折中，具体如下：首先，本文提出了一种多小区多用户系统中基于虚拟信干噪比（VirtualSignal-to-Interference-plus-Noise Ratio，VSINR）的分布式干扰协调算法。通过设计合适的修正系数，寻求分布式VSINR最大化问题与原集中式吞吐量最大化问题之间的等效关系，建立帕累托最优态下的VSINR模型；在此基础上，仅利用局部信道信息即可分布式地完成小区间干扰协调。仿真结果表明，所提出的干扰协调算法的吞吐量性能优于目前典型的几种分布式ICIC方法，且该算法能够基于局部信道信息，来实现系统平均吞吐量的帕累托最优解。然后，本文提出了一种基于信漏噪比（Signal-to-Leakage-plus-Noise Ratio，SLNR）的分布式干扰协调与联合优化方案。通过构造下行预编码矢量与下行发送功率的二维联合优化问题，建立修正的SLNR模型，并利用拉格朗日条件式将其等效分解为相互耦合的两个子优化问题；再通过求解该子优化问题得到上述两个优化因子的闭式解，基于局部信道信息实现用户SLNR最大化的优化目标，提升系统的平均吞吐量。仿真结果显示，该算法能够降低系统复杂度，并有效地提高小区边缘用户通信质量及系统平均吞吐量。继而，本文提出了一种结合协作多点传输（Coordinated Multi-Point，CoMP）技术的多小区干扰协调策略。针对各用户的信道质量，为其自适应的选择最优的CoMP协作模式；再基于SLNR准则，结合本地的局部信道信息来设计下行波束成形方案，抑制小区间干扰，从而提高系统平均吞吐量。仿真结果表明，本算法能够有效地降低小区间干扰，提高系统资源利用率，并最终提升系统数据率，同时减小系统复杂度和协作开销。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-18
  1.1. 研究背景及意义  10-12
  1.2. 国内外研究概况  12-16
  1.3. 本文主要内容和结构  16-18
2 干扰协调技术基础  18-35
  2.1. 小区间干扰的影响  19-21
  2.2. 小区间干扰的抑制方法  21-22
  2.3. 小区间干扰协调技术  22-26
  2.4. 基于局部信道信息的干扰协调技术  26-32
  2.5. 小区间干扰协调技术概览  32-34
  2.6. 本章小结  34-35
3 基于 VSINR 的分布式多小区 MU-MIMO 系统的干扰协调算法  35-50
  3.1. 引言  35-36
  3.2. 系统模型  36-38
  3.3. 基于 VSINR 的分布式预编码矩阵设计算法  38-44
  3.4. 仿真结果与性能分析  44-49
  3.5. 本章小结  49-50
4 基于 SLNR 的多小区 MIMO 下行分布式干扰协调与联合优化算法  50-67
  4.1. 引言  50-51
  4.2. 系统模型  51-53
  4.3. 基于局部信道信息的预编码设计与功率分配的联合优化算法  53-61
  4.4. 仿真结果与性能分析  61-66
  4.5. 本章小结  66-67
5 结合 CoMP 技术的多小区干扰协调策略  67-81
  5.1. 引言  67-68
  5.2. 自适应的协作模式选择策略  68-72
  5.3. 基于信漏噪比的下行协作波束成形策略  72-75
  5.4. 仿真结果与性能分析  75-79
  5.5. 本章小结  79-81
6 总结与展望  81-83
  6.1. 全文总结  81-82
  6.2. 下一步工作展望  82-83
致谢  83-84
参考文献  84-91
附录1 攻读硕士学位期间参与的科研项目和研究成果  91-93
附录2 中英文缩略词对照表  93-94

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信
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