【摘要】：隨著智能手機、平板電腦等移動設備的普及,移動數(shù)據(jù)業(yè)務快速增長。為了實現(xiàn)高速移動用戶和低速移動用戶的峰值速率可分別達到1Gb/s和100Mb/s的目標,在第三代合作伙伴計劃長期演進增強技術的標準化進程中,提出了載波聚合、下行多入多出、異構網(wǎng)絡等一系列技術�；谡活l分復用的蜂窩系統(tǒng)可通過子載波的正交性有效地消除小區(qū)內的多用戶干擾,但在全局頻率復用時,小區(qū)間干擾限制了邊緣用戶的傳輸速率。在典型的宏蜂窩場景中,邊緣吞吐量只能達到峰值速率的很小部分。小區(qū)間干擾協(xié)調技術通過在多小區(qū)間協(xié)調使用頻域、時域或功率資源,可有效規(guī)避或降低小區(qū)間干擾。這種技術實現(xiàn)簡單、使用靈活、效果也較為理想。小區(qū)間協(xié)作預編碼技術通過協(xié)調空域資源,根據(jù)調度信息和用戶信道狀態(tài)信息半靜態(tài)或動態(tài)調整預編碼矩陣,可以更有效地改善邊緣用戶的性能。本文首先研究了同構蜂窩網(wǎng)絡的多小區(qū)協(xié)作預編碼。具體的,針對小區(qū)內多入單出(Multiple-Input Single-Output, MISO)和多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)兩種傳輸場景展開研究。接著,研究了異構蜂窩系統(tǒng)中閉合用戶組(Closed Subscriber Group, CSG)家庭基站與宏基站共存時的干擾協(xié)調問題。本文的主要貢獻如下： 1.針對多小區(qū)MISO系統(tǒng)的協(xié)作預編碼,提出了一種干擾可控最小均方誤差(Leakage-controlled minimum mean square error, LC-MMSE)預編碼方案,在為本小區(qū)用戶傳輸數(shù)據(jù)時,也可降低對鄰小區(qū)的干擾泄漏。分析了LC-MMSE預編碼的信干噪比,并從最大化信干噪比的角度,推導了最優(yōu)的正則因子。提出一種聯(lián)合頻域和空域的干擾協(xié)調方案,在主子頻帶上,采用MMSE預編碼為本小區(qū)用戶傳輸數(shù)據(jù)。在輔子頻帶上,采用LC-MMSE預編碼對鄰小區(qū)邊緣用戶進行干擾協(xié)調。與基于信漏噪比的預編碼方案相比,提出的空域干擾協(xié)調方案具有用戶反饋量適中,計算復雜度低的優(yōu)點,因此,更具有實用性。仿真結果顯示在發(fā)射端信道狀態(tài)信息完全和不完全的情況下,提出的空域協(xié)調方案對比單小區(qū)多用戶傳輸方案都能明顯改善小區(qū)間干擾,并且不引入小區(qū)總吞吐量的損失。 2.針對多小區(qū)MIMO系統(tǒng)的協(xié)作預編碼,利用多鏈路MIMO高斯干擾信道模型對系統(tǒng)進行建模,通過在發(fā)送協(xié)方差矩陣引入干擾消零約束,抑制對其他鏈路的干擾泄漏。在假設給定協(xié)作關系時,利用策略博弈對多小區(qū)發(fā)送協(xié)方差矩陣的設計進行建模,求解納什均衡,并分析納什均衡唯一性和存在性的條件。針對協(xié)作關系的優(yōu)化,分別利用聯(lián)盟形成博弈、聯(lián)盟圖形成博弈和網(wǎng)絡形成博弈理論對問題進行建模,并提出相應的算法求解鏈路間的協(xié)作關系。提出的聯(lián)盟生成算法是納什穩(wěn)定的,而提出的網(wǎng)絡生成算法可以收斂到一個納什均衡。仿真結果表明提出的聯(lián)盟生成算法在發(fā)射端配置天線數(shù)足夠多的條件下可以提升系統(tǒng)的平均吞吐量；而提出的網(wǎng)絡生成算法即使在低信噪比或發(fā)送天線數(shù)有限的條件下也能有效地提高系統(tǒng)的平均吞吐量。 3.針對CSG家庭基站與宏基站共存時的干擾協(xié)調問題。首先利用隨機模型建模宏基站／家庭基站的位置和數(shù)量,推導宏用戶和家庭用戶的覆蓋率(不中斷的概率)的表達式�；诘玫降挠脩舾采w率,以家庭基站的中斷吞吐量為優(yōu)化目標,宏用戶覆蓋率為約束,求解出家庭基站最優(yōu)的活躍時間比和發(fā)射功率。假設家庭基站不必無條件協(xié)助宏用戶,而將根據(jù)運營商的補償自主調整干擾程度。利用價格博弈對家庭基站擁有者和運營商的干擾協(xié)調進行建模。分析得到納什均衡下運營商對家庭基站補償金額,以及家庭基站發(fā)射功率和活躍時間比的配置。仿真結果表明時域靜音方案較功率控制方案可以更好地改善室內宏用戶的中斷現(xiàn)象。
【圖文】：

將用戶分為兩類：中心用戶和邊緣用戶。中心用戶的信號質量較好，與其他小區(qū)的中心用戶共享第一段頻帶資源；邊緣用戶信號質量較差，使用第二段頻帶中的某個子頻帶，且相鄰小區(qū)的邊緣用戶使用子頻帶不重疊，以降低小區(qū)間干擾。圖1 -1給出了 一個部分頻率復用方案的示意圖。

(c) oCp - 0.5圖1-2 軟頻率復用方案的示意圖在軟頻率貧用方案中，對于每個小區(qū)，頻帶分為兩個部分，一部分作為主頻帶，剩余的作為輔頻帶。主頻帶的功率門限高于輔頻帶，且相鄰小區(qū)的主頻帶正交。屮心用戶可以使用所有的頻帶，而小區(qū)邊緣用戶只能使用主頻帶。通過定義功率門限，n丁自適應調整頻率復用因子。將輔頻帶與主頻帶的發(fā)射功率之比記為ctp，，還是以邊緣復用因子是3為例，如圖1-2所示，當發(fā)射功率比為1時，為同頻組網(wǎng)，頻率復/IJ因f為1
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.53

【共引文獻】

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本文編號：2586224