基于協(xié)同波束成形的小區(qū)間干擾管理技術(shù).pdf

1、隨著無(wú)線通信的發(fā)展和用戶業(yè)務(wù)量的迅猛增長(zhǎng)，以及頻率資源的重復(fù)利用，未來(lái)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信面臨許多挑戰(zhàn)，小區(qū)間干擾便是主要問(wèn)題之一。為了提升系統(tǒng)的頻譜利用率，未來(lái)的通信系統(tǒng)趨向采用多小區(qū)全網(wǎng)同頻的架構(gòu)，這給系統(tǒng)小區(qū)間帶來(lái)較大的同頻干擾。這一小區(qū)間干擾影響用戶尤其是小區(qū)間邊界用戶的服務(wù)質(zhì)量。
　　以O(shè)FDM技術(shù)為物理層關(guān)鍵技術(shù)的下一代移動(dòng)通信能夠有效對(duì)抗小區(qū)內(nèi)用戶之間的干擾，但仍無(wú)法對(duì)抗來(lái)自小區(qū)外的同頻干擾。MIMO技術(shù)正是在這種情況下

2、發(fā)展起來(lái)。MIMO技術(shù)能提升系統(tǒng)的吞吐量，擴(kuò)大小區(qū)覆蓋，改善小區(qū)邊緣用戶性能。MIMO技術(shù)已在3GPP LTE標(biāo)準(zhǔn)中采用，主要應(yīng)用有發(fā)射分集，空間復(fù)用，波束成形以及多用戶MIMO(MU-MIMO)。本文討論的便是其中的波束成形技術(shù)。非協(xié)作單小區(qū)情形下的波束成形能使該小區(qū)用戶獲得較好的信號(hào)功率和信噪比，但這同時(shí)也對(duì)相鄰小區(qū)的其他用戶產(chǎn)生較大干擾。在多小區(qū)基站協(xié)作條件下的有效的波束成形技術(shù)，能夠在保證本小區(qū)用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下，減小對(duì)其他小

3、區(qū)用戶的干擾，還可以降低發(fā)射功率，提高系統(tǒng)電源效率，從而提升系統(tǒng)性能。
　　本論文分為兩大部分，分別從不同角度研究了協(xié)作條件下波束成形算法。
　　第一部分首先介紹了工程中經(jīng)常碰到的凸優(yōu)化規(guī)劃理論及其簡(jiǎn)單應(yīng)用。然后介紹多小區(qū)多用戶下行鏈路情形下利用協(xié)作波束成形減小小區(qū)干擾的求解問(wèn)題。核心準(zhǔn)則是在遠(yuǎn)端用戶SINR約束限制條件下，求解最優(yōu)波束向量以使小區(qū)總發(fā)射功率最小。從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者的角度出發(fā)，這個(gè)準(zhǔn)則能有效減小小區(qū)間干擾，還能提高

4、系統(tǒng)的電源效率。通過(guò)推導(dǎo)和轉(zhuǎn)化，這個(gè)問(wèn)題可以表達(dá)成SOCP或者SDP問(wèn)題。通過(guò)現(xiàn)有的工具不難解決這樣的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。這部分還推導(dǎo)出多小區(qū)上下行鏈路對(duì)偶性并以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)出一個(gè)簡(jiǎn)化算法，即求最優(yōu)波束向量的迭代估計(jì)函數(shù)算法。它可以減少運(yùn)算復(fù)雜度并且自然導(dǎo)出了TDD系統(tǒng)中分布式實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果表明它比傳統(tǒng)非協(xié)作下的波束成形算法有較好的性能改進(jìn)。
　　第二部分是從另一個(gè)角度出發(fā)而推導(dǎo)的協(xié)作波束成形算法。在一定發(fā)射功率條件下，盡量提高用戶的服務(wù)