協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中的MIMO技術(shù)與資源分配策略研究.pdf

1、未來無線網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作中繼技術(shù)能夠有效的克服陰影衰落，擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍，增加系統(tǒng)容量以及吞吐量，使得網(wǎng)絡(luò)能夠在有限的資源以及時(shí)變的移動(dòng)通信環(huán)境下為用戶提供高速率大覆蓋的業(yè)務(wù)環(huán)境。由于中繼節(jié)點(diǎn)靈活便捷的部署方法，低廉的建設(shè)以及維護(hù)，良好的擴(kuò)展性以及前向兼容特性，使得引入中繼的未來無線網(wǎng)絡(luò)成為一種極具競爭力的組網(wǎng)方案。本文針對(duì)協(xié)作中繼這一當(dāng)前熱點(diǎn)，在國內(nèi)外學(xué)者的研究基礎(chǔ)上，對(duì)下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)的MIMO技術(shù)和資源分配策略進(jìn)行了深

2、入研究，其中在基于多天線中繼的中繼濾波和信號(hào)處理，協(xié)作中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合中繼選擇、資源分配和負(fù)載均衡以及中繼網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作多點(diǎn)傳輸?shù)馁Y源分配等方面做了一系列的研究工作，主要貢獻(xiàn)概括如下：
　　 ⑴針對(duì)基于多天線中繼技術(shù)的小區(qū)間干擾抑制問題，首先研究了一種帶有共享中繼站的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；然后基于此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提出了一種兩重信道分解的分析方法；并且利用該方法設(shè)計(jì)了基站預(yù)編碼和中繼站濾波方案；此外，還分析了中繼站的功率分配方案，提出了平均功率分

3、配和基于遺傳算法的最優(yōu)功率分配兩種功率分配算法。
　　 ⑵針對(duì)基于多天線中繼技術(shù)的中繼濾波、信號(hào)處理和路由選擇問題，首先研究了中繼濾波方案，將“多發(fā)端-多中繼-多收端”的復(fù)雜信道分解為多條“單發(fā)端-單中繼-單收端”的平行獨(dú)立信道；然后設(shè)計(jì)了中繼信號(hào)處理方案對(duì)每條分解后的獨(dú)立信道進(jìn)行容量最優(yōu)化，并且進(jìn)一步分析了不同獨(dú)立信道之間的中繼功率分配問題；最后比較了不同的路由選擇方案，提出了一種信令開銷較大的最優(yōu)路由方案和幾種信令開銷較小的

4、次優(yōu)路由選擇方案。
　　 ⑶針對(duì)協(xié)作中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由選擇、資源分配和負(fù)載均衡問題，首先分析了小區(qū)簇間的同頻干擾；然后研究了直跳、DF和AF三種不同傳輸模式的頻譜效率計(jì)算問題；繼而提出了一種簡單有效的負(fù)載均衡方案，并建立了聯(lián)合最優(yōu)化模型；最后設(shè)計(jì)了基于貪婪算法的CJRRT算法以較小的復(fù)雜度求得了模型的次優(yōu)解。
　　 ⑷針對(duì)蜂窩協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中基于小區(qū)簇的負(fù)載均衡問題，提出首先由熱點(diǎn)小區(qū)根據(jù)本小區(qū)的業(yè)務(wù)量分布情況以及相鄰

5、小區(qū)的負(fù)載情況，動(dòng)態(tài)選取相鄰的非熱點(diǎn)小區(qū)組建小區(qū)簇；然后，熱點(diǎn)小區(qū)根據(jù)小區(qū)簇內(nèi)各小區(qū)的負(fù)載情況計(jì)算轉(zhuǎn)向每個(gè)非熱點(diǎn)小區(qū)的業(yè)務(wù)量大小，使得負(fù)載均衡后熱點(diǎn)小區(qū)的業(yè)務(wù)量低于門限值，并且整個(gè)小區(qū)簇的平均阻塞率最低；最后，熱點(diǎn)小區(qū)以小區(qū)簇的總轉(zhuǎn)移效率為目標(biāo)，對(duì)小區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)移的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)用戶進(jìn)行資源調(diào)度，以提高小區(qū)簇系統(tǒng)的頻譜效率。
　　 ⑸針對(duì)蜂窩中繼網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作多點(diǎn)傳輸?shù)馁Y源分配問題，提出首先由每個(gè)小區(qū)邊緣用戶選擇參與協(xié)作多點(diǎn)傳輸?shù)南噜徯^(qū)組建