干扰抑制技术在LTE-A系统中的性能研究

摘要

LTE-A中采用OFDM技术来避免小区内干扰，小区间干扰或边缘用户的干扰成为抑制LTE-A的一个重要瓶颈。现在小区间干扰抑制技术发展迅速，其中包括干扰随机化、干扰协调和干扰消除，这些传统的干扰抑制技术并不能很好的解决问题，近年来提出了基于CoMP的小区间干扰抑制技术，本文主要讨论其中的波束赋形技术，此技术多用于高频天线和车载系统中，本文就是对于车载应用波束赋形技术的研究。
　　波束赋形算法是调节加权矢量的值使得形成的波束能够在期望信号上达到最大波形，在其他干扰方向上形成零陷，这就是波束赋形的概念。波束赋形具有抗干扰性能和较高的通信能力，为了应用波束赋形，提出了许多经典的算法，波束赋形算法主要分为非盲波束赋形算法、盲波束赋形算法和基于波达方向角 DOA的估计算法。其中非盲波束赋形算法是本文研究的重点。
　　非盲波束赋形算法需要参考信号（训练序列或导频序列）来估计误差函数，合理选择波束赋形准则（常见准则有MMSE、RLS、MaxSINR、LCMV、ML等）使目标函数的值最小，得到最优权矢量值，这就是非盲波束赋形算法的整个过程。基于这种思想，本文对最小均方误差算法（LMS）、最小二乘算法（RLS）、最小线性约束算法（LCMV）和迫零算法（ZF）进行了研究和分析，并对这些算法进行了仿真。
　　经过仿真分析指出了上述算法存在的缺陷，在此基础上提出了两种改进算法--M_LMS算法和M_LCMV算法。M_LMS算法是基于稳态误差与失调量之间互为矛盾的关系，提出了基于可变步长因子的稳态失调迭代最小均方误差算法M_LMS，M_LCMV算法是基于期望来波方向存在相位误差估计的算法。分别对改进算法思想进行阐述和验证，用信干比SIR和信干噪比SINR来分析其性能的优劣，总体上SIR提高了10dB，SINR提高了6dB，使小区间干扰得到了很好的抑制。
　　结果表明，改进的波束赋形技术使得车载系统抗干扰能力明显提高，对今后提高移动通信业务性能具有一定参考价值。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2研究现状与关键技术

1.3论文结构

第二章 干扰抑制与BF关键技术

2.1引言

2.2小区间干扰抑制

2.3天线阵列技术

2.4波束赋形技术

2.5本章小结

第三章 基于非盲波束赋形算法的研究

3.1引言

3.2波束赋形天线成型

3.3最小均方误差算法（LMS）

3.4最小二乘算法（RLS）

3.5线性约束最小方差算法（LCMV）

3.6迫零波束赋形算法（ZFBF）

3.7本章小结

第四章 基于非盲波束赋形算法改进的研究与设计

4.1引言

4.2方向角选择与线阵仿真

4.3改进算法M_LMS的思想与设计

4.4改进算法M_LCMV的思想与设计

4.5本章小结

第五章 仿真设计与结果分析

5.1仿真平台的搭建

5.2改进算法仿真实现

5.3对比算法仿真与结果分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录1 程序清单

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢