多点协同传输系统中联合预编码技术研究

摘要

随着无线移动通信技术从3G向4G逐渐演进,为满足高速移动数据业务发展的更多需求和应用,导致网络资源变得尤为珍贵,协同传输已成为必然的趋势。作为LTE-A关键技术的多点协同传输(CoMP)以协作通信的方式传输信号,在多个小区间不同程度地共享信道状态信息和数据信息,将相邻小区的干扰转变为可利用信息,利用空间信道上的差异性传输数据,从而达到优化协作系统整体性能和改善边缘用户性能的目的。而未来移动通信网络中一种重要的多天线接入技术,分布式无线通信系统以其覆盖范围广、系统容量大和系统功率效率高的特点被广泛认可。因此,分布式无线通信网络和CoMP技术的结合将更有利于实现未来移动通信的发展目标。
　　 在分布式CoMP的传输模型中,协作的每个分布式传输节点采用预编码矩阵来处理多个OFDM数据信息。然而,高速率的数据传输要求以及复杂的通信环境影响,使得预编码所需的CSI很难被短时而精确地估计,所以只使用一种编码方式的方案已不能满足通信的需求,联合编码引起了广泛关注。
　　 论文在全面分析分布式CoMP系统的基础上,将预编码引入系统模型之中,重点研究了多种预编码方式协同作用的联合编码以及采用空时分组码与预编码相结合的联合编码对整个系统性能的影响,主要研究内容如下:
　　 (1)分布式天线系统下的多点协同传输方案。在分析并讨论分布式系统的特点(资源配置灵活、分布广泛)和协同传输的优点(有效性、可靠性)的基础上,提出了一种局部范围内的分布式多点协同传输结构,以简化全局范围因信息共享带来的高复杂度,降低实现难度,使之成为下一代无线网络覆盖所必须考虑的实现方案。
　　 (2)在分布式无线移动通信多点协同传输系统中,对于小区边缘用户而言,信道质量的恶化将导致系统接收性能的下降,为此,提出了一种协同传输联合预编码方法,以提高接收质量。该方法中系统针对协同的远端天线单元进行联合处理,各RAU根据信道状态信息好坏采用不同的预编规则对同一用户发送数据,而在接收端使用最大比合并的方式对各链路信号进行处理。
　　 (3)通过分析分布式多点协同传输系统中预编码和空时编码高效的编码增益和分集增益,提出了一种联合处理方法,以克服复杂的通信环境影响,改善边缘用户接收性能。在该方法中,分布式天线系统的远端天线单元(RAU)根据信道状态好坏,形成针对用户传输的协作集合。协作集合中各RAU先采用相应的预编码规则对同一用户数据进行预处理,而后通过空时分组码的方式发送数据。协同的各RAU经过联合传输,用户端使用最大比合并的方式聚合空间分集信号。
　　 仿真实验表明分布式多点协同传输下的联合编码不仅有效地提升了无线通信系统的有效性和可靠性,还进一步表明了其在未来移动通信中较好的应用前景,为下一代无线通信技术提供理论参考依据。