干扰对齐系统的反馈方案设计与研究

发布时间：2017-06-11 17:10

  本文关键词：干扰对齐系统的反馈方案设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在无线通信发展的数十年里,用户的数量越来越多,终端的功能也是日新月异。伴随着用户量增加的同时,干扰问题也随之而来。传统管理干扰的方法应用于当前密集多用户系统如当作噪声处理或是多址技术,使单个用户频谱效率较低。干扰对齐(Interference Alignment,IA)从将干扰压缩到子空间这一全新角度来处理多用户之间的干扰,通过预编码技术使干扰在接收端处于有用信号的零空间,彻底消除干扰对期望信号的影响,是一种有效的干扰管理方法。干扰对齐技术一大特点是需要获知全局信道信息,在大部分的理论科研成果中,往往假设所有节点已经完美获取全局信道信息。然而实际场景中信道估计永远存在误差,且信道反馈带来的反馈开销也将影响系统和速率。因此实际工程中必须找到一种降低信道信息反馈量的方法和设计一种合理的帧结构。本文研究了反馈对干扰对齐性能的影响,并在TDD-LTE的背景下,设计了一种干扰对齐链路控制协议以及论证了信道信息反馈方案的可行性。首先,本文研究了信道估计与反馈对干扰对齐性能的影响。通过研究模拟反馈方案,作者推导出了干扰对齐在真实场景的性能损失来源于接收机解码矩阵和干扰子空间的非完全正交,而该非正交特性来源于信道估计误差。并且论证了相比于估计和反馈带来的误差,数字量化误差对整体性能的影响几乎可以忽略。在已知误差的来源下,作者还提出了一种TDD下,利用信道互易性的混合干扰对齐的策略,通过仿真分析,该混合干扰对齐策略可以以较小的反馈代价极大地提升系统性能。其次,作者提出了真实场景中干扰实验平台的无线链路控制协议。该方案在满足干扰对齐算法特点的基础上,参考了LTE-TDD无线帧结构,以最大化协议效率为目标进行设计。该方案内容包括场景的选择,帧结构的设定,导频的插入方案和反馈机制。针对MIMO-OFDM系统的特性,作者从均方误差、协议效率和系统和速率三个方面综合论证了时域和频域信道反馈方案。计算仿真与运行结果表明,反馈信道时域值可以以较小的反馈开销获得较好的性能。
【关键词】：干扰对齐 MIMO-OFDM 帧结构 通信系统 信道估计、反馈
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-17
• 第一章 绪论17-25
• 1.1 选题缘由与意义17-21
• 1.1.1 干扰问题与解决方案17-18
• 1.1.2 干扰对齐技术介绍18-21
• 1.2 干扰对齐的研究进展及面临挑战21-23
• 1.2.1 信道状态信息获取与反馈开销22
• 1.2.2 干扰对齐平台实现22-23
• 1.3 本文主要内容及结构安排23-25
• 第二章 干扰对齐理论基础25-37
• 2.1 引言25
• 2.2 MIMO技术25-29
• 2.2.1 单用户MIMO系统模型26
• 2.2.2 MIMO技术的特点及单用户MIMO信道容量26-27
• 2.2.3 多用户MIMO信道容量域27-29
• 2.3 分布式MIMO29-32
• 2.3.1 MIMO X信道模型30-31
• 2.3.2 MIMO K-user干扰信道模型31-32
• 2.4 干扰对齐求解方法32-35
• 2.4.1 干扰对齐闭式求解32-34
• 2.4.2 分布式干扰对齐求解34-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 干扰对齐系统的信道训练、估计和反馈37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 信道信息模拟反馈37-42
• 3.2.1 系统模型37-38
• 3.2.2 信道训练与反馈38-42
• 3.3 数字量化误差分析42-44
• 3.3.1 量化系统模型42
• 3.3.2 反馈开销42-43
• 3.3.3 仿真分析43-44
• 3.4 混合干扰对齐策略44-50
• 3.4.1 混合干扰对齐45-46
• 3.4.2 反馈开销分析46-47
• 3.4.3 仿真分析47-50
• 3.5 小结50-51
• 第四章 基于干扰对齐平台的反馈方案51-71
• 4.1 干扰对齐场景分析51-53
• 4.1.1 典型干扰场景51-52
• 4.1.2 干扰对齐实验平台场景52-53
• 4.2 无线链路控制协议53-66
• 4.2.1 正交频分复用（OFDM）技术53-56
• 4.2.2 TD-LTE帧结构56-58
• 4.2.3 IA帧结构58-60
• 4.2.4 多用户参考信号分配与信道估计60-63
• 4.2.5 基于Alamouti编码的CSI反馈63-65
• 4.2.6 干扰对齐控制协议65-66
• 4.3 基于干扰对齐实验平台的反馈方案66-70
• 4.3.1 信道估计均方误差67-69
• 4.3.2 干扰对齐平台系统和速率69-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 论文主要工作71-72
• 5.2 工作展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 作者简介79-80
• 1. 基本情况79
• 2. 教育背景79
• 3. 在学期间的研究成果79-80

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