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面向IMT-Advanced的分布式预编码技术研究

作　者: 张晓娜
导　师: 杨龙祥
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: IMT-Advanced 协作多点传输 分布式预编码 分布式功率分配 集中式功率分配
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 8次
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内容摘要


协作多点传输(Coordinated Multiple Points,CoMP)是实现IMT-Advanced(International Mobile Telecommunications-Advanced)系统性能的关键技术之一。在多小区协作系统中,协作基站之间共享部分或全部信道状态信息,通过适当的预编码技术将干扰转化为有用信号,从而能够有效地降低小区间干扰,提升小区边缘吞吐量和系统吞吐量。协作多小区中的分布式预编码是指协作基站之间不需要共享信道状态信息,仅根据本地信道状态信息进行预编码。它不仅避免了集中式预编码计算复杂度高和反馈开销大的缺点,还有利于向更大更密集的网络扩展。在基站间不共享数据信息的多小区MIMO中,根据分布式原则,研究了DBS(Distributive Bargaining Solution)预编码算法及其两种实现方式:OBI(Orthogonal Bases Increment)和ZFI(Zero-Forcing Increment),仿真结果表明:DBS预编码方案能够实现比Egoistic预编码和Altruistic预编码更高的系统性能。在基站间共享数据信息的协作多小区MIMO中,分析了系统速率域帕累托边界特性,研究了DMRT(Distributed Maximum Ratio Transmission)和DZF(Distributed Zero-Forcing)预编码,以DMRT和DZF预编码为基础,提出了DVSINR(Distributed Virtual SINR)预编码。同时,以系统总容量最大化为目标,研究分析了三种低复杂度的分布式功率分配算法:基于瞬时信道信息的功率分配、基于统计信道信息的功率分配和联合瞬时与统计信道信息的功率分配。结合DVSINR预编码,对三种分布式功率分配算法进行性能仿真,仿真结果表明,基于瞬时信道信息的功率分配算法根据信道状态信息对功率分配进行及时调整和优化,能够实现较高的总速率。DVSINR预编码结合了DMRT预编码和DZF预编码分别在低SNR和高SNR的优良特性,能够实现接近集中式最优预编码的系统性能,并且大大降低了系统的反馈信息量和计算复杂度。考虑到实际系统的需要,本文根据集中式功率分配原则,研究分析了能够使系统平均BER (Bit Error Rate)最低的最优功率分配算法。为降低其复杂度,提出了两种次优功率分配算法:次优迭代功率分配和具有闭式解的次优功率分配。仿真结果表明,两种次优功率分配算法的BER性能曲线与最优功率分配算法的BER性能曲线接近,但其复杂度却大大降低。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 本文研究背景  9-10
  1.2 研究现状  10-11
  1.3 本文研究内容  11-13
第二章 IMT-Advanced 与预编码技术  13-25
  2.1 IMT-Advanced 系统  13-14
  2.2 IMT-Advanced 的业务特征  14
  2.3 IMT-Advanced 网络架构  14-15
  2.4 IMT-Advanced 系统提案  15-17
    2.4.1 LTE-Advanced 系统  15-16
    2.4.2 IEEE 802.16m 系统  16-17
  2.5 IMT-Advanced 关键技术  17-20
    2.5.1 协作多点传输  17-19
    2.5.2 分布式天线系统  19
    2.5.3 分布式MIMO 系统  19-20
  2.6 预编码技术  20-25
    2.6.1 线性预编码  21-22
    2.6.2 非线性预编码  22-25
第三章 多小区MIMO 中的分布式预编码技术  25-36
  3.1 无线信道前向信道状态信息的获取  25-26
  3.2 多小区MIMO 分布式预编码与集中式预编码的区别  26-27
  3.3 多小区MIMO 系统模型  27-28
  3.4 多小区MIMO 分布式预编码算法  28-32
    3.4.1 Egoistic 分布式预编码算法  28-29
    3.4.2 Altruistic 分布式预编码算法  29
    3.4.3 迭代DBS（Distributive Bargaining Solution）分布式预编码算法  29-31
    3.4.4 OBI（Orthogonal Bases Increment）机制  31-32
    3.4.5 ZFI（Zero-Forcing Increment）机制  32
  3.5 分布式预编码算法性能比较  32-35
  3.6 本章小结  35-36
第四章 协作多小区MIMO 中的分布式预编码技术  36-59
  4.1 协作多小区MIMO 系统模型  36-37
  4.2 速率域帕累托特性分析  37-40
  4.3 分布式预编码算法  40-43
    4.3.1 DMRT 预编码  40
    4.3.2 DZF 预编码  40-41
    4.3.3 分布式VSINR（Distributed Virtual SINR，DVSINR）预编码  41-43
  4.4 协作多小区MIMO 分布式预编码中的分布式功率分配算法  43-45
    4.4.1 基于统计信道信息的功率分配算法  44
    4.4.2 基于瞬时信道信息的功率分配算法  44-45
    4.4.3 联合统计与瞬时信道信息的功率分配算法  45
  4.5 分布式预编码与功率分配算法性能仿真与分析  45-49
  4.6 协作多小区MIMO 分布式预编码中的集中式功率分配算法  49-54
    4.6.1 最优化功率分配算法  50-51
    4.6.2 次优迭代功率分配方法  51-53
    4.6.3 具有闭式解的次功率分配方法  53-54
  4.7 基于系统平均BER 的集中式功率分配算法仿真与性能分析  54-58
  4.8 本章小结  58-59
第五章 总结与展望  59-61
  5.1 本文总结  59-60
  5.2 后续的工作和展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士研究生期间所发表的论文  66

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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