多用户MIMO网络系统的资源分配与干扰消除

摘要

随着移动网络设备的不断更新，多天线设备由于可以提供更好的传输条件，已经有了越来越广的应用场景。因此多天线设备之间的相互通信，也即多输入多输出无线网络系统成为了研究热点。由于移动网络设备数目不断增加，单位时间频率资源块中有了更多的传输需求，如何做到高效公平的资源分配就成为了必须解决的问题。本文通过两个角度分析这个问题：首先，如何在多个用户中高效的选取合适的用户组进行共同传输。其次，对于选定用户群如何编解码才能最有效的消除干扰。本文在不同的框架下提出了相对应的资源分配算法，提高了系统的传输性能。
　　在多天线传感器网络场景下，基于802.11n＋协议，针对空间条件导致的局部能量失效问题，本文首先以能量有效性为标准，提出能量折衷的干扰消除算法(CN算法)，妥协部分干扰以解决特定空间条件下的链路失效问题。经蒙特卡洛仿真，CN算法有效地解决了用户能量失效问题。另一方面，针对空间协作效率无法量化问题，本文提出基于当等信率设计竞争窗口的用户接入算法(PCWD算法)，改善用户随机接入机制，保证系统的异构性和分布性。仿真显示，PCWD算法提高了共享资源用户的协同效率，增加了系统的传输速率。
　　在基站辅助控制的多天线设备直传网络场景下，针对空间自由度饱和与迭代效率低的问题提出了元素加权的最小均方误差算法(EWMMSE算法)。EWMMSE算法通过调节权重，对干扰在中高信噪比进行强调并加入虚拟噪声作为系统变步长寻优的激励，此方法不但可以灵活的根据信道情况选择传输链路个数，计算相应的编解码，还有效的降低了生成传输编解码所需要的时间。蒙特卡洛仿真证明，EWMMSE算法有效的提高了链路迭代效率和传输速率。除此之外，通过控制加权参数的大小实现传输公平性和传输效率的有效折衷，使资源分配策略更加灵活。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题背景与研究意义

1.2 多用户MIMO网络系统研究现状

1.3 本文研究的主要内容与贡献

1.4 本文的组织结构

第二章 多天线传感器网络场景下的干扰消除和资源分配

2.1 引言

2.2 随机接入框架下基于能量指标的干扰消除算法

2.3 随机接入框架下基于当等信率设计竞争窗口的用户接入策

2.4 总结

第三章 多天线设备直传网络场景下的干扰消除和资源分配

3.1 引言

3.2 最小均方误差算法

3.3 均方误差组成元素分析

3.4 数值仿真

3.5 总结

第四章 总结与展望

4.1 研究总结

4.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

攻读学位期间参与的项目