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多點(diǎn)協(xié)作系統(tǒng)中異步干擾特性及其預(yù)編碼設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-06-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

在理論上,多輸入多輸出MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)無線較傳統(tǒng)的單天線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)而言,在不增加帶寬和發(fā)射功率等開銷情況下,可明顯提高容量和頻譜效率[1]。但是,在實(shí)際系統(tǒng)中人們卻發(fā)現(xiàn),在傳統(tǒng)的基站非傳輸方式下,每個(gè)基站為其所屬小區(qū)覆蓋范圍的用戶發(fā)射信號(hào),用戶與為其服務(wù)的基站間是一一對(duì)應(yīng)的,對(duì)來自鄰近小區(qū)的信號(hào)往往被視為加性高斯白噪聲處理,致使MIMO系統(tǒng)性能嚴(yán)重受限于相鄰小區(qū)用戶的同道IC-CCI(Inter-cell Co-channel Interference)[2-3],在信噪比很高的區(qū)域,獲得的信號(hào)噪聲比SINR(Signal-Interference-Noise Ratio)卻可能很低,甚至為零。為了能增強(qiáng)信號(hào)覆蓋范圍,提高系統(tǒng)空間自由度以及宏分集效果,改善信道秩,且更有效抑制小區(qū)間的IC-CCI等,以適應(yīng)新一代無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的需要,近年來,提出了一種多點(diǎn)傳輸Co-MP(Coordinated Multi-point Transmission and Reception)技術(shù)[4-5]。相對(duì)于傳統(tǒng)基站非方式而言,Co-MP系統(tǒng)將來自鄰近小區(qū)的干擾信號(hào)變成有用信號(hào),從而可有效消除IC-CCI干擾,有望進(jìn)一步獲得更大的系統(tǒng)容量和更高的頻譜效率,因此,成為協(xié)作通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是,目前多基站協(xié)作通信研究大多基于假設(shè)用戶獲取的期望信號(hào)與來自不同基站的干擾信號(hào)均能很好地同步[6-7]。
然而,在實(shí)際應(yīng)用中,由于參與協(xié)作的多基站通常分布在不同地理位置,因此信號(hào)傳輸具有固有的[8]。即使定時(shí)提前機(jī)制能確保從各協(xié)作基站傳輸?shù)侥繕?biāo)用戶的期望信號(hào)同時(shí)到達(dá),也很難保證目標(biāo)用戶收到的其他用戶干擾信號(hào)與其期望信號(hào)的同步性。本文主要針對(duì)協(xié)作多基站下行傳輸系統(tǒng)中多用戶信號(hào)傳輸?shù)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/異步">異步干擾進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論,并提出了一種應(yīng)用于基站發(fā)射端的聯(lián)合預(yù)優(yōu)化準(zhǔn)則,以期待降低多用戶干擾對(duì)Co-MP系統(tǒng)性能的影響。
1 多點(diǎn)協(xié)作系統(tǒng)分析模型
 假設(shè)有一個(gè)Co-MP下行傳輸系統(tǒng),系統(tǒng)中有M個(gè)相鄰協(xié)作基站,每個(gè)基站有Nt根發(fā)射天線,有K個(gè)移動(dòng)用戶任意分布在下行的多小區(qū)中,每個(gè)用戶有Nr根接收天線,因此,該協(xié)作多基站系統(tǒng)可表示為(Nt,Nr,M,K),如圖1所示。在系統(tǒng)中,多基站協(xié)作傳輸Lj個(gè)數(shù)據(jù)流到用戶j,不同的傳輸路徑可視為是獨(dú)立的,且為頻率平坦衰落的瑞利信道。此外,用Hbj表示從基站b到用戶j,維數(shù)為Nr×Nt的信道傳輸矩陣,其元素是復(fù)高斯的獨(dú)立同分布變量;且假設(shè)在慢衰落情況下每個(gè)基站均可通過自適應(yīng)信號(hào)跟蹤反饋獲得所有用戶子信道的完美信道狀態(tài)信息CSI(Channel State Information)[9],包括各傳輸路徑的時(shí)延等。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/156189.htm

若用bj表示距離用戶j最近的基站(或稱為用戶j的服務(wù)基站),且其傳輸時(shí)延為τj;τbj表示從基站b到用戶j的傳輸時(shí)延;sj(m)表示在m時(shí)刻多基站協(xié)作傳輸給用戶j的零均值數(shù)據(jù)符號(hào)矢量(維數(shù)為Lj×1),基站b經(jīng)過維數(shù)為Nt×Lj的線性預(yù)矩陣Wbj處理后得到從該基站到用戶j的發(fā)射矢量xbj(m),即有xbj(m)=Wbjsj(m)。Wbj=0表示每個(gè)基站僅服務(wù)于自己用戶(即沒有協(xié)作)的特殊情況。
在給定CSI情況下,為使每個(gè)用戶信息傳輸速率最大化,采用發(fā)射功率歸一化的高斯碼本作為傳輸數(shù)據(jù)矢量,且不同用戶碼本彼此相互獨(dú)立,若用符號(hào)“(.)H”表示復(fù)共扼轉(zhuǎn)置,Im表示m×m階的單位陣,則有:


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