C-RAN架构下基于联合空分复用的多小区干扰消除研究

发布时间：2017-07-19 06:04

  本文关键词：C-RAN架构下基于联合空分复用的多小区干扰消除研究

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【摘要】：第五代无线通信系统将满足人们对超高峰值速率、超高连接密度以及超高能量效率的要求,大规模MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术可以充分利用空间资源提升系统性能,被公认为未来5G的核心技术之一。但是,多小区大规模MIMO场景带来的干扰比较严重,目前还没有好的解决方案;采用频分双工(Frequency Division Duplexing,FDD)的大规模MIMO系统中,信道状态信息的获取需要占用较多资源,且获取方式十分复杂;多小区联合处理可以提升系统性能,但需要大量小区间协作。为克服多小区FDD大规模MIMO系统中更加复杂的干扰问题,在云无线接入网(Cloud Radio Access Network,C-RAN)架构下,将改进的联合空分复用(Joint Spatial Division and Multiplexing,JSDM)技术应用于多小区FDD系统,降低预编码算法的复杂度,并结合天线优化,设计新颖的干扰对齐算法提升系统容量。论文主要工作如下:为减少多小区FDD大规模MIMO系统中获取信道状态信息的开销,消除系统存在的干扰,提出基于伪逆的多小区FDD系统中的JSDM方法。首先,根据用户的地理几何结构对小区内用户进行分组,使组内用户具有相同的信道协方差矩阵;其次,为分析方便,将基于C-RAN架构下的多小区FDD大规模MIMO系统模型分别转化为双向干扰信道模型和双向多址信道模型;接着,对于每个小区边缘用户组,设计基于伪逆的一阶预编码矩阵消除其他小区边缘用户组的干扰;最后,通过设计二阶预编码矩阵消除组内用户间干扰。理论分析与仿真结果表明,所提方案在降低算法复杂度的同时,可以有效消除干扰,并且其总速率有所提升。针对干扰对齐直接用于多小区FDD大规模MIMO系统时复杂度过高,且要求终端天线数较多的问题,给出基于天线优化和JSDM的干扰对齐算法。首先,为了在消除干扰的基础上进一步减少收发两端天线数,基站端设计复杂度较低的天线选择算法,使其在减少射频链路数的同时为JSDM与干扰对齐的结合创造有利条件;其次,用户端设计联合接收滤波器矩阵,以克服用户终端天线数随用户数增加而导致的快速增长。理论分析表明,当用户数较大时,所提方案可明显减少用户端所需天线数,这为干扰对齐在实际中的应用提供了思路。仿真结果表明,在不影响干扰对齐抗干扰性能的情况下,仿真结果与理论分析一致。
【关键词】：C-RAN架构 大规模MIMO 干扰对齐 联合空分复用 天线选择
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 选题背景与意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 论文的研究内容及章节安排17-19
• 第2章 论文相关技术简介19-32
• 2.1 联合空分复用技术19-24
• 2.1.1 空间相关信道模型20-22
• 2.1.2 联合空分复用22-24
• 2.2 干扰对齐与预编码技术24-28
• 2.2.1 MIMO信道容量及自由度24-25
• 2.2.2 K用户干扰对齐算法25-27
• 2.2.3 线性预编码技术27-28
• 2.3 大规模MIMO技术28-30
• 2.4 C-RAN架构简介30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 基于伪逆的三小区FDD系统中的联合空分复用方法32-44
• 3.1 引言32-33
• 3.2 系统模型分析33-35
• 3.3 不同条件下的干扰消除算法35-40
• 3.3.1 高酉条件下组间干扰消除35-36
• 3.3.2 非高酉条件下组间干扰消除36-37
• 3.3.3 组内用户间干扰消除37-38
• 3.3.4 复杂度分析38-40
• 3.4 仿真与性能分析40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 基于天线优化和联合空分复用的干扰对齐算法44-65
• 4.1 引言44-45
• 4.2 系统模型及其等效变换45-48
• 4.2.1 系统模型分析45-47
• 4.2.2 系统模型转换47-48
• 4.3 天线选择48-51
• 4.3.1 相关信道容量分析48-49
• 4.3.2 天线选择算法49-51
• 4.4 干扰消除算法51-57
• 4.4.1 联合接收滤波器矩阵52-54
• 4.4.2 联合一阶预编码矩阵54-55
• 4.4.3 二阶预编码矩阵55-57
• 4.5 系统容量及天线数分析57-59
• 4.6 仿真与性能分析59-64
• 4.6.1 协方差矩阵的特征值分布59-60
• 4.6.2 天线选择对信道容量的影响60-61
• 4.6.3 不同算法性能比较61-64
• 4.7 本章小结64-65
• 第5章 结束语65-67
• 5.1 主要工作与创新点65
• 5.2 后续研究工作65-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 谢显中;;第5代移动通信基本要求与新型多址复用技术[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2015年04期

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本文编号：561468