多小区场景下的用户选择算法研究

摘要

未来的移动业务将以指数级的速度增长，用户对于移动/无线网络的性能要求越来越高，而频谱资源却出现严重亏缺。在实际环境中，由于干扰源、物体遮挡、信号多径等因素的存在，一台普通的网络设备通常难以支持大量并发用户的上网需求。尤其在高密度组网的场景下，由于存在大量的同频交叠区，用户相互之间的干扰更会严重限制系统性能的提升。本文研究多小区、多用户环境下的用户选择算法，通过选择具备特定信道特征的一组用户进行通信，以便减少用户之间的干扰，实现高速数据传输。
　　与单小区通信场景相比，在多小区、多用户传输场景中，用户不仅会受到来自于同小区的其他用户的干扰，还会受到来自于小区外的用户的干扰。因此在发送/接收端需要处理的干扰更加复杂。为了消除这些干扰并考虑到实现复杂度的因素，在传输中一般采用线性处理方案（如ZF或MMSE）。然而由于线性预编码/接收机的性能会强烈受制于信道之间的正交性（或信道矩阵的条件数），为了提高系统的传输性能，利用用户选择以改善信道的正交性显得非常重要。
　　本文提出了以信道的正交性为选择依据的多小区场景下的用户选择算法。首先，在假设能够获得完美的CSI并且存在一个中心处理单元集中调度用户的情况下，提出了一种中心式的用户选择方案；其次，还考虑了分布式的用户选择方案，通过基站间的部分协作来交互一些调度信息；最后，本文还研究了有限反馈系统中的一种低反馈开销的用户选择方案。在用户选择算法的设计中，本文采用了矢量内积和矩阵行列式的工具，并且均实现了比较可观的性能增益。
　　本文所提出的多小区、多用户场景下的用户选择算法能够大幅度减少用户之间的干扰，提升通信系统的传输速率，对于未来5G高密度无线网络中的干扰管理具有重要的指导作用。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究概况

1.3 本文的主要研究内容及结构

2 多用户MIMO系统

2.1 多用户MIMO系统模型

2.2 多用户MIMO容量分析

2.3 多用户MIMO预编码技术

2.4 多用户MIMO用户选择算法

2.5 本章小结

3 多小区场景下的用户选择算法

3.1 引言

3.2 多小区系统概述

3.3 集中式用户选择算法设计

3.4 分布式用户选择算法设计

3.5 基于ZF的接收机设计

3.6 性能仿真与分析

3.7 本章小结

4 有限反馈系统的用户选择算法

4.1 引言

4.2 JT多小区系统

4.3 一种低反馈开销的用户选择方案

4.3 性能仿真与分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

附录1 中英文缩略词对照表