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)作為新一代移動通信所采用的關(guān)鍵技術(shù)，因為其能夠有效地提高系統(tǒng)頻譜效率而成為當(dāng)前的研究熱點。本文主要基于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNet)對全雙工系統(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，論文對全雙工系統(tǒng)上行信號發(fā)送以及下行信號接收進(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，會嚴(yán)重影響整個系統(tǒng)容量,本文基于凸優(yōu)化理論，規(guī)劃出了一個系統(tǒng)容量最大化(SRM)問題，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)，來有效抑制干擾，優(yōu)化系統(tǒng)容量。進(jìn)一步通過加權(quán)最小化均方誤差(WMMSE)算法對原始NP-hard問題進(jìn)行等價替換，利用塊坐標(biāo)下降(BCD)迭代算法使問題得到解決。整個問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，通過仿真

3、結(jié)果驗證了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)下的容量優(yōu)化模型，通過引入若干小功率基站，有效解決了傳統(tǒng)中心基站帶來的小區(qū)覆蓋問題，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的干擾因子會更復(fù)雜，需要對干擾進(jìn)行有效管理。由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)小區(qū)每個用戶會與所有的基站接入，這種滿接入方式會給整個回程網(wǎng)絡(luò)帶來嚴(yán)重的信令開銷。在這種情況下引入了組稀疏(Group Sparse)算法，在原來目標(biāo)問題中加入代價函數(shù)，通過適當(dāng)調(diào)整懲罰因子

4、，使整個異構(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)，在傳輸過程中，需要選擇有限的離散速率進(jìn)行通信，但是通過簡單的量化方式會給系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的量