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协作多点传输与有限反馈技术研究

邓晶  
【摘要】:由于有限反馈和协作多点(CoMP)技术分别在减小系统反馈开销,以及提高系统小区边界用户吞吐量方面的优势,已被公认为4G系统的物理层关键技术之一。在CoMP系统中,相邻小区基站的协助传输从根本上增大了系统的传输速率。另一方面,用户所反馈的信道状态信息(CSI)对于基站的无线资源管理,以及系统吞吐量起着决定性的作用。其中,不同基站之间将根据用户所反馈的信道状态信息进行协作,而信道状态信息的反馈精度,很大程度上影响到CoMP技术的系统优越性。因此,往往会将有限反馈技术与CoMP技术相结合,并通过码本量化的反馈方式,达到节省反馈开销的目的。然而,为了克服有限反馈的量化误差,以及多小区系统反馈开销剧增,保证CoMP系统的优越性,如何设计有效的反馈开销方案,成为了CoMP技术研究的重点目标之一。 本文首先研究了多点联合发射(JT)系统中的相位信息(PI)反馈。对于多小区系统,传统反馈方案反馈开销必然随着基站数增加而线性增加;尤其当采用多个基站联合发射时,传统反馈信道方向信息(CDI)的方案会出现相位模糊,导致用户端接收信号无法相干叠加,造成系统不必要的性能损失。因此,为了解决该问题并使得接收端信号相干叠加,本文提出一种联合CDI、PI的自适应联合反馈方案。该方案在不增加总反馈开销的前提下,即用户根据自身传输信道与干扰信道的信道质量,以及来自不同基站信号之间的相位差信息,自适应地分配反馈比特数。同时,为了使得用户端接收信号相干叠加,基站在预编码设计中,根据所反馈相位差信息进行补偿。研究表明,在不增加系统反馈开销前提下,与传统反馈方案相比较,该方案有效提高了反馈载荷的利用效率,并能够较为明显地提高系统吞吐量。 另外,在协作调度/波束成型(CS/CB)系统中,基站需要根据用户所反馈的CSI设计预编码进行小区间干扰消除,因此用户需要向所有协作基站反馈其信道状态信息。在有限反馈开销前提之下,本文针对协作调度/波束成型系统中,传统反馈策略比特利用效率较低的现象,基于用户不同信道之间信道状态信息的反馈时延与系统吞吐量之间关系,推导出用户自适应有限反馈比特分配闭式解,即用户可依据自身传输信道与干扰信道的信道状态信息反馈时延的大小,自适应地分配各信道的反馈比特数,其目的在于提高反馈载荷的利用效率。经仿真表明,该方案在系统反馈时延较大的情况下,能够较为有效地提高系统容量。 而对于网络MIMO系统中的反馈策略设计,本文同样在有限的反馈资源前提下,优化了各用户之间反馈资源分配的问题。其中,主要利用网络MIMO系统各用户信道所特有的非对称性,提出一种选择性的选择性反馈优化方法,并推导出各用户自适应反馈比特分配的闭式解,即基站根据不同用户自身的路径损耗和后台反馈时延状况,自适应地分配不同用户的反馈资源。经仿真表明,该方案通过增加路径损耗/反馈时延较小用户的反馈比特数,减少路径/反馈时延较大的用户反馈比特数,进而能够较为有效地提高反馈开销的利用率。 本文根据3GPP标准化提案所关注的技术,针对CoMP和有限反馈几个研究点进行了深入研究,取得了一定的研究成果。但是,随着移动通信技术的发展和实际系统应用需求的提高,异构网络中TDD模式下的有限反馈还有待进一步深入研究。其中,主要包括:TDD下的反馈参数设计、反馈协议设计,以及反馈资源分配等问题。


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