多基站协作干扰协调技术的分析与研究

论文摘要

随着移动通信由1G模拟时代迅速向高速的4G数字时代迈进,在2004年会议上提出了3G LTE长期演进技术,对于速率及移动性的要求都有所提升。对于移动六边形蜂窝小区,基站位于小区中心,向外产生圆形辐射区域,因此在小区边缘通信质量较差,易产生共道干扰。因此,需要对多小区多基站的频谱复用技术上加以分析和研究,合理配置频率分配,以期望获得最佳的边缘用户信道容量及系统的信道容量。通信系统的干扰主要有同频干扰（共道干扰）、邻频干扰及互调干扰。多小区多基站的上行链路采用SC-FDMA技术,下行链路采用OFDMA技术。采用OFDM的好处是可以保证小区内部频率都是正交的,小区内部的干扰可以忽略不计,所以小区的干扰来源主要是同频干扰。减弱共道干扰的主流技术主要有三种,干扰随机化、干扰消除和干扰协调。其中干扰随机化只是将白噪声随机化,并没有完全的从根源上消除干扰。干扰消除是利用抵消的方式消除干扰,易于消除强干扰源。干扰协调的方式较为灵活,也可以被称作是软频率复用或部分频率复用技术。在小区的边缘区域和中心区域根据实际情况决定是否分配不同的频率复用因子,在保证一定的频谱利用效率的前提下尽可能地提高边缘用户的通信质量。本论文依托于目前应用的较为广泛的3G LTE,参考了其相关的环境参数。首先研究LTE所采用的MIMO、OFDM等核心新技术,其次总结上下行链路采用的OFDMA及SC-FDMA多址方式。本文主要分析和研究了几种多基站协作的干扰协调的方法,并利用Matlab工具进行验证。主要可以分为三个部分,一是采用预编码技术,LP-DP、JT-MMSE、JT-ZF计算信道容量,与传统的单用户检测进行比较;二是采用华为和西门子的软频率复用方案,控制中心用户及边缘用户的功率比,给中心区域和边缘区域分配不同的频率复用因子;三是采用三扇区或是双扇区的协作虚拟小区。通过仿真验证得出的结论是实际应用时要将频谱利用效率与吞吐量综合考虑,以便于获得最大的信道容量。静态干扰协调主要是提前规划频谱,动态协调需要增加一个网络调度器,根据通信量进行频谱规划及确定是否与周围小区建立协作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及背景
• 1.2 研究目的
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 基站协作原理
• 2.1 多小区环境
• 2.1.1 蜂窝小区
• 2.1.2 基站协作的干扰来源
• 2.1.3 多小区系统性能指标
• 2.2 LTE 关键技术
• 2.2.1 LTE 标准
• 2.2.2 频率复用技术
• 2.2.3 MIMO 技术
• 2.2.4 OFDM 技术
• 2.2.5 OFDMA 多址技术
• 2.2.6 SC-FDMA 多址技术
• 2.3 本章小结
• 第3章 基站协作的干扰协调技术
• 3.1 小区间干扰减少的方法
• 3.2 基站协作技术
• 3.2.1 系统模型
• 3.2.2 传统的非协作单小区方式
• 3.2.3 基站协作方式
• 3.2.4 DPC 编码方式
• 3.2.5 次优方法的计算依据
• 3.2.6 JT-ZF 方式
• 3.2.7 JT-MMSE 方式
• 3.3 华为公司的提案
• 3.3.1 频率复用方式
• 3.3.2 功率分配控制
• 3.4 西门子公司的提案
• 3.4.1 干扰估计
• 3.4.2 小区分布
• 3.5 协作的虚拟小区
• 3.5.1 三扇区协作小区
• 3.5.2 双扇区协作小区
• 3.5.3 性能分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 干扰协调方案的性能分析
• 4.1 基站协作技术的仿真
• 4.1.1 参数设置
• 4.1.2 仿真结果
• 4.2 频率复用因子的选取
• 4.3 华为方案仿真
• 4.3.1 信道容量
• 4.3.2 累积分布函数
• 4.4 西门子方案仿真
• 4.4.1 频谱分配
• 4.4.2 信道容量
• 4.4.3 华为与西门子方案比较
• 4.5 协作的虚拟小区的仿真
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢