多点协作传输中协作波束赋形技术的研究

论文摘要

针对LTE系统中的小区间干扰比较严重，且已有的干扰协调技术不能很好的解决边缘用户频谱效率低的问题，LTE-A系统引入了多点协作传输/接收（CoMP）技术。该技术通过相邻小区间的联合处理（JP）或协作波束赋形（CB），抑制小区间干扰，提高用户的接收信号质量，使系统容量和小区边缘用户的频谱效率得到有效提高。波束赋形是下一代无线蜂窝网中提高频谱效率的一项重要技术，本文在多用户波束赋形技术的研究基础上，主要研究CoMP中的CB技术。在协作基站已知用户理想的信道信息情况下，研究了基于迫零的协作波束赋形（ZF-CB）算法和基于信漏噪比的协作波束赋形（SLNR-CB）算法。ZF-CB算法可以使得对相邻小区边缘用户的干扰在基站端被完全消除，但基站发送天线数目受到一定条件约束；而SLNR-CB算法克服了此约束，容易求解。仿真结果表明：相比非协作的情况，两种算法都表现出了良好的性能，且在基站发射天线数不满足ZF-CB算法的条件时，SLNR-CB算法仍能取得良好的性能。在协作基站已知用户有限的信道信息情况下，研究了利用估计信道矢量函数的两种协作波束赋形算法：基于扩展迫零的协作波束赋形（EZF-CB）算法和基于信漏噪比的协作波束赋形（SLNR-CB）算法。信道矢量函数的估计通过联合利用有限反馈信道范数和信道相位码本中首选码字索引号以及信道空间相关统计信息来实现，为此，构造了具有链路自适应能力的酉矩阵信道相位码本。EZF-CB算法无发射端天线数的限制。仿真结果表明：随着发射功率的增加，EZF-CB算法的性能接近SLNR-CB算法，且随着码本尺寸的增加，两种算法都向理想信道系数下的性能逐渐逼近。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 背景及研究意义
• 1.2 LTE-A 概述
• 1.3 CoMP 技术及研究现状
• 1.4 论文主要研究工作及结构安排
• 2 LTE-A 系统中的 CoMP 技术
• 2.1 CoMP 概述
• 2.2 协作范围及协作节点选择
• 2.3 CoMP 中的反馈机制
• 2.4 信道状态信息的获得
• 2.4.1 单小区 CSI 的反馈
• 2.4.2 小区间 CSI 的反馈
• 2.5 本章小结
• 3 多用户波束赋形技术研究
• 3.1 波束赋形技术简介
• 3.1.1 波束赋形原理
• 3.1.2 波束赋形分类
• 3.2 多用户波束赋形技术
• 3.2.1 多用户波束赋形系统模型
• 3.2.2 方案介绍
• 3.2.3 仿真结果与分析
• 3.3 本章小结
• 4 理想信道条件下的协作波束赋形技术
• 4.1 多小区协作波束赋形技术及系统模型简介
• 4.1.1 协作波束赋形技术简介
• 4.1.2 协作波束赋形系统模型简介
• 4.2 多小区协作波束赋形方案
• 4.2.1 基于迫零的协作波束赋形技术
• 4.2.2 基于信漏噪比的协作波束赋形技术
• 4.2.3 仿真结果及分析
• 4.3 本章小结
• 5 有限反馈下的协作波束赋形技术
• 5.1 协作波束赋形系统模型及有限反馈下协作波束赋形设计准则
• 5.1.1 有限反馈下的协作波束赋形系统模型
• 5.1.2 有限反馈下协作波束赋形设计准则
• 5.2 信道矢量函数估计及信道相位码本设计
• 5.2.1 信道矢量函数估计
• 5.2.2 信道相位码本构建
• 5.3 有限反馈下的协作波束赋形方案
• 5.3.1 扩展迫零协作波束赋形算法
• 5.3.2 仿真结果及分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录