多小区协作调度与协作波束成形技术的研究

摘要

为提高小区频谱效率和改善小区边缘用户性能，协作多点发送与接收(Coordinated Multi-Point transmission and reception, CoMP)技术已成为第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)组织的后续长期演进(Long Term Evolution-Advanced, LTE-A)系统的关键技术。
　　协作调度与协作波束成形技术(Coordinated SchedulingandCoordinated Beamforming, CSCB)作为CoMP技术之一，其本质是多小区多天线形成的MIMO网络在空间资源上的合理分配。CSCB通过多小区间的信息交互，避免调度小区间干扰较强的用户，并通过波束成形技术进一步降低干扰，以提高边缘用户的性能。然而在多小区协作系统中，许多因素制约了协作调度与协作波束成形技术的应用，例如信令设计、小区间回程开销、信道反馈开销、波束成形的高运算复杂度等。
　　本文针对多小区协作系统中边缘用户性能提升问题，首先针对有限反馈系统，分析了协作迫零波束成形技术中由于信道量化引入的干扰，并提出了用户自适应比特数分配的信道量化反馈方案；然后针对基于信道互易性的波束成形矢量设计中的高运算复杂度，提出了使用一阶扰动补偿的低复杂度波束成形矢量设计方法。以下为各章内容概述：
　　第一章首先介绍了协作调度与协作波束成形技术的相关背景以及研究现状，对其在3GPP LTE标准化中的进展进行了总结，然后指出了协作调度与协作波束成形技术应用中存在的问题，最后指明了本文研究的侧重点。
　　第二章首先对当前协作波束成形技术进行了总结分类，并对几种典型的波束成形技术在多小区环境中的应用进行了详细阐述，分析对比了这些协作波束成形的性能。
　　第三章针对FDD系统的协作调度与协作波束成形技术，通过分析量化误差引入的干扰，得到了以最小化干扰为目的自适应量化比特数分配算法，并将该算法与贪婪调度相结合应用在多小区协作系统中，仿真结果显示小区边缘用户平均速率与传统反馈方案相比得到了提高。
　　第四章针对 TDD系统的协作波束成形技术，将一阶扰动补偿用于矩阵扰动后的零空间计算中，利用信道子载波的频域相关性和信道响应的时域相关性，降低协作迫零波束成形算法的计算复杂度，并且结合多小区的环境给出了时域扰动补偿步长的设置方法。仿真结果显示与传统方案相比，在总扰动步长一定的前提下本文所提出的自适应步长设置方法提高了用户和速率。
　　最后对全文进行了总结，并结合本文的研究指出需要完善之处，以及下一步研究方向。

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缩略词表

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 主要内容及贡献

1.3 论文结构及内容安排

第二章 多小区协作波束成形技术研究

2.1 引言

2.2 系统模型

2.3 协作波束成形的分类

2.4 性能仿真与分析

2.5 本章小结

第三章 多小区有限反馈协作调度与协作波束成形技术

3.1 引言

3.2 系统模型

3.3 自适应比特分配的CSCB方案

3.4 性能仿真与分析

3.5 本章小结

第四章 低复杂度协作迫零波束成形技术

4.1 引言

4.2 系统模型

4.3 FOPC-ZFCB

4.4 频域FOPC-ZFCB的应用

4.5 多小区时域自适应FOPC-ZFCB

4.6 性能分析与仿真结果

4.7 本章小结

第五章 全文总结

5.1 本文贡献

5.2 未来研究方向

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目及研究成果

个人简历