异构蜂窝网络环境下的码率兼容LDPC编码干扰管理技术研究

发布时间：2017-08-31 01:16

  本文关键词：异构蜂窝网络环境下的码率兼容LDPC编码干扰管理技术研究

  更多相关文章： 异构蜂窝网络 干扰管理 功率控制 码率兼容码 低密度奇偶校验码 自适应编码调制 频谱效率

【摘要】：随着人们对移动通信业务的需求不断增长,第五代(5G)无线通信系统将采用多层架构的组网方式以实现频谱资源利用的最大化。这种多层架构的组网是在现有的宏蜂窝网络基础上采用同频组网方式部署大量微蜂窝、飞蜂窝等低功率节点,遂将传统的宏蜂窝网络演变成为异构蜂窝网络。由于异构蜂窝网络中的不同小区共享频谱资源,因此,宏基站和小型基站之间的同频跨层干扰问题成为制约异构蜂窝网络容量的关键因素。此外,小区边缘用户也易受到同频跨层干扰的影响。为了解决上述问题,本文重点研究异构蜂窝网络同频干扰管理中的功率控制和频谱效率优化问题。本文基于干扰管理中的分布式功率控制技术,首先提出了利用LDPC码信道编码技术来降低各小区的发射功率,进而有效消除用户间的同频干扰。其次,提出了基于码率兼容LDPC码的自适应编码调制传输方案来实现吞吐量的最优化。论文的具体研究内容和成果如下:(1)为了研究采用先进的编码技术可以降低发射功率的程度,本文对LDPC码与卷积码的性能进行了比较。在大量的理论和实验对比性研究中,LDPC码通过迭代的和-积算法进行译码,卷积码通过软维特比算法进行译码。仿真结果表明,LDPC码所需的发射功率低,其更具可行性。(2)针对干扰管理中的功率控制问题,提出一种基于LDPC编码的低功率控制方案。根据LDPC码的发射功率低的特点,设计低功率发射的干扰消除方案。本文在研究中干扰用户分别进行两种传输方式:一种是干扰用户使用卷积码进行高功率传输,另一种是干扰用户使用LDPC码进行低功率传输。仿真结果表明,该方案可以节省2倍以上的发射功耗,显著地减缓甚至消除干扰,当干扰用户使用LDPC码进行低功率传输时,被干扰的用户在相同条件信道中传输的误码率能降低到10-7以下。(3)针对干扰管理中的吞吐量优化问题,本文提出了一个基于码率兼容LDPC码的自适应编码调制传输方案。该方案通过在发射端使用可调的调制器和可变码率的先进编码器来优化吞吐量。由于该传输方案中选择的码率兼容LDPC码可以提供了高达139个码率,码率范围从0.5至0.96。而0.96是世界上现有的码率兼容LDPC码中的最高码率,因此,我们设计的传输方案可以达到最大的吞吐量。仿真结果表明,所提方案方案提供的吞吐量可以从每信道1比特变化至5.76比特,实现了较高的频谱效率。论文的研究结果表明,利用码率兼容LDPC码信道编码技术和自适应编码调制传输方案可以最大化地利用频谱资源。
【关键词】：异构蜂窝网络 干扰管理 功率控制 码率兼容码 低密度奇偶校验码 自适应编码调制 频谱效率
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.53;TN911.22
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 论文的研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 论文的研究思路12-13
• 1.4 论文的研究内容和主要贡献13-16
• 第2章 异构蜂窝网络干扰管理技术16-20
• 2.1 异构蜂窝网络的干扰问题16-18
• 2.2 干扰管理中的功率控制技术18
• 2.3 干扰管理中的先进接收技术18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 用于干扰管理的LDPC码20-28
• 3.1 LDPC码概述20
• 3.2 LDPC矩阵20-22
• 3.2.1 单位矩阵的算法20-21
• 3.2.2 LDPC矩阵21-22
• 3.2.3 LDPC矩阵的实例22
• 3.3 LDPC码的编码算法22-24
• 3.3.1 LDPC码的编码算法22-23
• 3.3.2 LDPC码的传输方式23-24
• 3.3.3 LDPC实例码的传输方式24
• 3.4 LDPC码的译码算法24-26
• 3.4.1 和积译码算法24-25
• 3.4.2 零填充译码算法25-26
• 3.5 本章小结26-28
• 第4章 干扰管理中的低功率发射技术28-40
• 4.1 控制发射功率的干扰管理技术28
• 4.2 LDPC码低功率发射的性能评估28-32
• 4.2.1 高斯噪声和信号噪声比28-30
• 4.2.2 瑞利衰落信道30
• 4.2.3 码率 0.5 的LDPC码的误码率30-32
• 4.3 卷积码和LDPC码发射功率的对比32-35
• 4.3.1 卷积码32-33
• 4.3.2 码率 0.5 的LDPC码和卷积码的发射功率33-35
• 4.4 干扰消除的仿真35-39
• 4.4.1 宏基站对家庭基站用户的下行干扰36-37
• 4.4.2 家庭基站对宏蜂窝用户的下行干扰37-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第5章 低功率发射中的吞吐量优化技术40-48
• 5.1 基于服务质量的吞吐量优化技术40-42
• 5.1.1 吞吐量最大干扰管理方案40-41
• 5.1.2 优化吞吐量的传输方式41-42
• 5.2 码率兼容LDPC编码的吞吐量计算42-44
• 5.2.1 吞吐量计算公式42
• 5.2.2 Matlab环境下的仿真算法42-44
• 5.3 瑞利衰落信道下的吞吐量计算结果44-46
• 5.4 本章小结46-48
• 第6章 总结与展望48-50
• 6.1 研究工作总结48-49
• 6.2 未来展望49-50
• 参考文献50-56
• 作者简介及科研成果56-58
• 致谢58

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本文编号：762591