基於矢量擾動的網路MIMO預編碼技術研究

《基於矢量擾動的網路MIMO預編碼技術研究》是依託西安電子科技大學，由陳睿擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於矢量擾動的網路MIMO預編碼技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳睿
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

網路MIMO（Network MIMO）技術是降低相鄰小區間共信道干擾、提高網路頻譜利用率的有效途徑，已經成為4G的關鍵技術之一，與此同時，世界範圍內掀起了通信業節能減排的新變革。在此背景下，本研究以提高網路MIMO系統的綠色效率為目標，將多用戶多流矢量擾動（Vector Perturbation）預編碼引入到網路MIMO系統中，從利用稀疏近似逆等矩陣相關理論解決大天線數、大用戶數下矢量擾動預編碼器複雜度的問題出發，研究基於矢量擾動的有限協作預編碼器和分散式預編碼器兩種結構，以及相應的魯棒方案，達到降低小區間的干擾，並降低整網發射功率的效果；進一步，通過綠色效應的研究，最佳化網路MIMO矢量擾動預編碼器的功率分配策略與傳輸模式，使網路MIMO系統兼顧頻譜效率與能量效率。本課題的研究將會對未來綠色無線高速傳輸網路的發展起到積極的推動作用。

結題摘要

網路MIMO與預編碼都是4G和5G無線移動通信的核心技術，本項目分別從：1. 矢量擾動預編碼器的結構和計算複雜度的降低；2. 網路MIMO系統的波束成形；3. 網路MIMO系統的資源分配與調度最佳化三個方面展開研究，通過三年的研究工作，已完成項目計畫內容。針對第一個方面，我們研究了：（1）MIMO-OFDM系統矢量擾動預編碼器結構，在空頻全速率下可以同時獲取空間分集與多徑分集；（2）提出了一種混合Tomlinson-Harashima（TH）和矢量擾動（VP）的預編碼方案，其可達速率在高信噪比下漸進接近信道容量，但其低複雜度實現方案低於VP複雜度的10% 以下；（3）提出了一種帶有疊加信息傳送的機會矢量擾動預編碼方案，該方案在相同傳送天線數、調製階數下，傳輸同樣信息比特比CI-VP需要的功率更低，實現了“綠色通信”降低能耗的目標；（4）分析了實際傳播環境中的組合衰落信道下多用戶MIMO系統使用矢量擾動預編碼算法的性能，得到了將衰落係數差距較小的用戶分為一組進行空分復用的結論，為系統設計提供了指導意義。針對第二個方面，我們研究了：（1）具有時間異步魯棒性的傳送波束賦型預編碼算法，所提算法在小於30% 符號周期的時間異步環境下具有良好的魯棒性能，同時能有效降低回傳鏈路負荷；（2）適用於網路MIMO同頻小區邊緣干擾信道的兩種預編碼算法，兩種MUSI算法與現有算法相比都能達到更低的功率泄露，進而達到更高的小區容量；（3）提出了一種平衡能量效率（EE）的預編碼設計，該算法收斂速度快並且比現有方法達到更好的能效平衡；（4）提出了一種已知部分信道狀態信息條件下的接入控制與波束形成聯合設計算法，波束形成技術可以實現比現有的方法更高的加權和速率。針對第三個方面，我們研究了：（1）具有QoS保障的聯合用戶調度和功率分配最佳化；（2）最大化全網效用的調度與功率控制方法；（3）異構網路場景下通過資源分配進行干擾管理的方法，所提方案是靈活的並且對對重突發業務量具有魯棒性，且只有少量的協調開銷和完全分散式的算法結構。