蜂窝无线通信系统干扰抑制及多天线预编码技术研究

发布时间：2021-03-07 07:23

　　为了更好地支持高清视频、虚拟现实等增强型移动宽带业务,第五代（The Fifth Generation,5G）蜂窝无线通信系统将在峰值速率、用户体验速率、频谱效率、能量效率等方面进一步提升性能。其中,更密集的网络,毫米波技术、大规模天线技术和全双工技术被认为是5G系统容量提升的几大关键技术。然而,更密集的网络将带来更严重的小区间干扰;全双工系统中存在严重的自干扰;毫米波系统中可以利用大规模天线技术进一步提升链路的可靠性,但是需要在低硬件复杂度限制下消除多用户干扰。因此,5G系统中的干扰类型及强度增加,随机性增强,硬件复杂度限制增强。现有的小区间干扰协同技术不能很好地应对5G系统中干扰的新特点,干扰成为限制系统性能提升的关键因素。本文主要研究多小区系统、全双工系统和毫米波大规模天线系统中的干扰抑制和多天线预编码技术。首先,研究了协作多小区系统的干扰抑制技术和预编码问题。经典干扰对齐算法只考虑小区间干扰最小化,而忽略了有用信号和噪声的功率。本文以最大化收发机的信干噪比为准则,提出了一种新的干扰对齐算法。证明了预编码矩阵和接收矩阵可以由信号协方差矩阵和干扰噪声协方差矩阵的广义特征分解求得,因... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 蜂窝无线通信系统中的干扰与干扰抑制技术
    1.2 蜂窝无线通信系统中干扰分类与特点
        1.2.1 密集多小区系统
        1.2.2 全双工系统
        1.2.3 毫米波大规模天线系统
        1.2.4 全双工大规模天线系统
    1.3 蜂窝无线通信系统中干扰抑制研究现状
        1.3.1 干扰对齐技术
        1.3.2 基于稀疏码多址接入技术的干扰译码
        1.3.3 基于硬件复杂度限制的混合预编码设计
        1.3.4 基于多天线预编码技术的全双工自干扰消除
    1.4 本文的研究思路、主要贡献及论文内容组织
第2章 协作多小区蜂窝系统干扰抑制及预编码技术
    2.1 研究动机与思路
    2.2 协作多小区蜂窝无线通信系统模型
    2.3 基于干扰对齐技术的干扰抑制算法设计
        2.3.1 基于干扰最小化的传统干扰对齐技术
        2.3.2 基于广义特征分解的干扰对齐算法设计
        2.3.3 数值与仿真结果
    2.4 基于稀疏码多址接入技术的干扰译码算法设计
        2.4.1 基于干扰正交化原则的传统干扰抑制技术
        2.4.2 基于稀疏码多址接入技术的干扰译码设计
        2.4.3 数值与仿真结果
    2.5 基于能效优化的预编码算法设计
        2.5.1 基于能效最大化的预编码技术
        2.5.2 基于最小能效最大化的预编码设计
        2.5.3 数值与仿真结果
    2.6 本章小结
第3章 下行多用户毫米波大规模天线蜂窝系统混合预编码设计
    3.1 研究动机与思路
    3.2 下行多用户毫米波大规模天线蜂窝系统模型
    3.3 频分复用模式下全连接相移网络结构的混合预编码设计
        3.3.1 基于最小均方误差准则的混合预编码设计
        3.3.2 基于用户上行到达角的混合预编码设计
        3.3.3 存在角度失配误差条件下的信号功率损失分析
        3.3.4 数值与仿真结果
    3.4 时分复用模式下部分连接相移网络结构的混合预编码设计
        3.4.1 基于加权和速率最大化准则的混合预编码设计
        3.4.2 相移网络为全连接和有限分辨率的情况下算法拓展
        3.4.3 数值与仿真结果
    3.5 本章小结
第4章 带内全双工回程的异构蜂窝系统干扰抑制
    4.1 研究动机与思路
    4.2 全双工回程的异构蜂窝网络系统模型
    4.3 基于多天线预编码设计的系统加权和速率最大化
        4.3.1 多天线全双工微基站发送信号协方差矩阵设计
        4.3.2 多天线半双工宏基站发送信号协方差矩阵设计
    4.4 分布式迭代算法设计与分析
        4.4.1 算法设计与基站间信息交换
        4.4.2 算法收敛性证明和复杂度分析
    4.5 数值与仿真结果
    4.6 本章小结
第5章 全双工大规模天线蜂窝系统平均速率分析与优化
    5.1 研究动机与思路
    5.2 全双工大规模天线蜂窝系统模型
    5.3 信道服从瑞利分布时系统可达速率分析与优化
        5.3.1 信道估计与信号发送和接收
        5.3.2 基站收发端采用迫零处理时系统平均可达速率分析
        5.3.3 基站收发端采用最大比处理时系统平均可达速率分析
        5.3.4 基于功率分配的系统可达和速率优化
        5.3.5 数值与仿真结果
    5.4 信道服从莱斯分布时系统可达速率分析
        5.4.1 信道估计与信号发送和接收
        5.4.2 基站收发端采用最大比处理时系统平均可达速率分析
        5.4.3 数值与仿真结果
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来工作展望
第7章 致谢
参考文献
附录A 第2章的相关证明
    A.1 定理2-1的证明
    A.2 定理2-2的证明
    A.3 定理2-3的证明
    A.4 定理2-4的证明
    A.5 定理2-5的证明
附录B 第3章的相关证明
    B.1 定理3-1的证明
    B.2 定理3-2的证明
    B.3 定理3-3的证明
    B.4 定理3-4的证明
    B.5 定理3-5的证明
    B.6 定理3-6的证明
附录C 第4章的相关证明
    C.1 定理4-1的证明
    C.2 定理4-2的证明
    C.3 定理4-3的证明
附录D 第5章的相关证明
    D.1 引理5-1的证明
    D.2 定理5-1的证明
    D.3 引理5-2的证明
    D.4 定理5-2的证明
    D.5 定理5-3的证明
    D.6 定理5-4的证明
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3068637