無線多點(diǎn)協(xié)作分集技術(shù)研究.pdf

1、多用戶以及多用戶間信道耦合是信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)化的基本特征。無線信道的開放、時(shí)變與衰落特性，使得無線網(wǎng)絡(luò)地規(guī)劃、設(shè)計(jì)必須面對(duì)復(fù)雜的干擾與復(fù)用平衡問題。
　　 基于相關(guān)研究結(jié)論，為了充分利用信道間的耦合，而不是完全受限于干擾，3G/B3G/4G將多點(diǎn)協(xié)作通信作技術(shù)列為小區(qū)分裂技術(shù)演進(jìn)的重要的方向。多點(diǎn)協(xié)作通信增益產(chǎn)生方式與MIMO 鏈路空間信道分集增益產(chǎn)生方式非常類似，但又存在本質(zhì)不同。為描述方便，本文將多點(diǎn)協(xié)作多入多出系統(tǒng)稱為C-MI

2、MO。
　　 為深入對(duì)比研究C-MIMO與MIMO，論文將MIMO系統(tǒng)，Gupta 干擾受限模型，Jafar X 網(wǎng)絡(luò)模型映射到廣義MIMO中。由于矩陣特征值分解不對(duì)矩陣元素作任何假設(shè)，理論上，廣義MIMO系統(tǒng)只要能夠構(gòu)造出信道線性方程組，并且保證方程組的滿秩，那么該系統(tǒng)就可以獲得MIMO系統(tǒng)所有增益。C-MIMO與MIMO 最本質(zhì)的區(qū)別就是C-MIMO 鏈路是一個(gè)多點(diǎn)鏈路的集合，在發(fā)送或接收端天線間的互信息必須依賴于信道傳輸，

3、而不是節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的電路處理。可以證明，在不考慮協(xié)作消耗的特定信道構(gòu)造條件下，C-MIMO與經(jīng)典MIMO 有著完全相同的瞬時(shí)容量表達(dá)式。這一結(jié)論是C-MIMO 借鑒MIMO 技術(shù)的理論基石。為將C-MIMO 進(jìn)一步推向?qū)嵱?，本文根?jù)協(xié)作方式與協(xié)作消耗的明顯不同，將C-MIMO 劃分為兩大類：基于組織架構(gòu)的Cell-MIMO 以及基于自組織架構(gòu)的Relay-MIMO。并針對(duì)不同協(xié)作模型選擇不同側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行討論?；谧钚』瘏f(xié)作復(fù)雜度，最大化的協(xié)作

4、增益的思路，本文以協(xié)作天線選擇作為Cell-MIMO模型的研究重點(diǎn)，以分布式編碼與傳輸機(jī)制作為Relay-MIMO模型的研究重點(diǎn)。
　　 蜂窩系統(tǒng)中，鄰近基站間、基站分布式天線間總是存在著可靠的光纖或射頻光纖鏈路，因此，可以假設(shè)Cell-MIMO的無線協(xié)作部分是理想的。基于C-MIMO與MIMO有相同瞬時(shí)容量表達(dá)式的結(jié)論，MIMO的天線選擇算法，可以向C-MIMO 移植。但是，源于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，Cell-MIMO信道矩陣元素是獨(dú)立非

5、同分布（I.n.d）的。本文研究表明，由于I.n.d 傳輸衰落的引入，Cell-MIMO 在分集信道增益的CDF 以及容量CDF，上均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的拖尾特性。結(jié)合相應(yīng)研究結(jié)論，本文提出一組有限復(fù)雜度的次優(yōu)協(xié)作天線選擇策略。仿真研究表明，該策略以較小的協(xié)作代價(jià)與計(jì)算復(fù)雜度，獲得了接近最優(yōu)容量曲線的增益。
　　 依據(jù)Goldsmith等人研究結(jié)論，本文將簡(jiǎn)單、實(shí)用，并且可以有效平衡分集與復(fù)用增益的BLAST-STBC算法擴(kuò)展為基于Re

6、lay-MIMO的分布式編譯碼算法。并提出一種新的Relay-HARQ 策略。基于這一策略的理論分析與仿真研究表明，在低SNR條件下，該策略以極低的協(xié)作復(fù)雜度，在中繼節(jié)點(diǎn)以較小的存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)冗余，獲得源節(jié)點(diǎn)吞吐量的大幅上升。
　　 網(wǎng)絡(luò)域的根本問題在于復(fù)用與干擾的平衡。無論是網(wǎng)絡(luò)融合，還是協(xié)作通信，多跳是一種可預(yù)見的高效、低成本的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模式。本文基于廣泛接受的基本網(wǎng)絡(luò)模型，假設(shè)時(shí)隙操作與方向選擇路由方案，得到節(jié)點(diǎn)位置任意的，解耦