全雙工多用戶MIMO預(yù)編碼技術(shù)研究.pdf

1、全雙工通信(Full-Duplex Communication)和多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)作為新一代移動(dòng)通信所采用的關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)槠淠軌蛴行У靥岣呦到y(tǒng)頻譜效率而成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。本文主要基于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNet)對(duì)全雙工系統(tǒng)可達(dá)速率進(jìn)行了性能分析，并以預(yù)編碼作為技術(shù)支撐展開研究。本文的主要工作包括：
　　(1)在全雙工蜂窩網(wǎng)中，論文對(duì)全雙工系統(tǒng)上行信號(hào)發(fā)送以及下行信號(hào)接收進(jìn)行全面地干擾分析。特別是在基

2、站端由于自干擾的存在，會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)容量,本文基于凸優(yōu)化理論，規(guī)劃出了一個(gè)系統(tǒng)容量最大化(SRM)問(wèn)題，并以基站和上行用戶的發(fā)射功率上限作為約束條件，結(jié)合預(yù)編碼技術(shù)，來(lái)有效抑制干擾，優(yōu)化系統(tǒng)容量。進(jìn)一步通過(guò)加權(quán)最小化均方誤差(WMMSE)算法對(duì)原始NP-hard問(wèn)題進(jìn)行等價(jià)替換，利用塊坐標(biāo)下降(BCD)迭代算法使問(wèn)題得到解決。整個(gè)問(wèn)題基于瑞利衰落信道模型，考慮了用戶與基站之間的距離因素，并在不同功率約束下進(jìn)行了系統(tǒng)容量分析，通過(guò)仿真

3、結(jié)果驗(yàn)證了WMMSE算法的收斂性以及全雙工系統(tǒng)的優(yōu)越性。
　　(2)論文提出了在全雙工異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的容量?jī)?yōu)化模型，通過(guò)引入若干小功率基站，有效解決了傳統(tǒng)中心基站帶來(lái)的小區(qū)覆蓋問(wèn)題，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的干擾因子會(huì)更復(fù)雜，需要對(duì)干擾進(jìn)行有效管理。由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)小區(qū)每個(gè)用戶會(huì)與所有的基站接入，這種滿接入方式會(huì)給整個(gè)回程網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)嚴(yán)重的信令開銷。在這種情況下引入了組稀疏(Group Sparse)算法，在原來(lái)目標(biāo)問(wèn)題中加入代價(jià)函數(shù)，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整懲罰因子

4、，使整個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)基站-用戶稀疏接入狀態(tài)，這樣既能夠帶來(lái)系統(tǒng)容量增益，也可以減小回程網(wǎng)絡(luò)的信令開銷。仿真結(jié)果表明，隨著基站端收發(fā)天線數(shù)目增加，可以更好地抑制干擾，改善系統(tǒng)容量。在每個(gè)用戶相近的接入基站數(shù)目下，全雙工異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的容量會(huì)明顯好于半雙工系統(tǒng)。
　　(3)論文提出了離散和速率最大化(DSRM)算法，由于有限的調(diào)制解碼方案(MCSs)，在傳輸過(guò)程中，需要選擇有限的離散速率進(jìn)行通信，但是通過(guò)簡(jiǎn)單的量化方式會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的量