massive mimo异构蜂窝网干扰管理关键技术研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目MassiveMIMO异构蜂窝网干扰管理关键技术研究学科专业通信与信息系统学号201521010417作者姓名易方林指导教师杨海芬副教授分类号密级注1UDC学位论文MassiveMIMO异构蜂窝网干扰管理关键技术研究（题名和副题名）易方林（作者姓名）指导教师杨海芬副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2018.03.26论

2、文答辩日期2018.05.22学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonKeyTechniquesofInterferenceManagementinMassiveMIMOHeterogeneousNetworkAMasterDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:CommunicationandInformationSys

3、temAuthor:FanglinYiSupervisor:AssociateProf.HaifenYangSchool:SchoolofInformation&CommunicationEngineering摘要摘要大规模MIMO技术与异构组网技术将成为下一代移动通信系统采取的核心技术，它们能够有效地解决用户对移动通信高速率与海量接入的需求。因此基于大规模MIMO的异构蜂窝网将成为新一代移动通信的网络架构模型。在带来显著性能提升的同时，新技术的采用也带来了一些负面影响，其中网络中干扰的加剧尤为突出。异构组网使得网络从传统的单层网

4、络变为多层网络，用户不仅受到来自同层其他用户的干扰，还受到来自其它层用户的干扰。因此如何有效进行干扰管理，成为目前的研究热点之一。干扰对齐通过在接收端将干扰信号对齐到同一个子空间内来提升系统传输速率。较之传统的干扰消除策略，性能上具有显著优势，近年来得到广泛关注于研究。本文基于干扰对齐技术，结合天线选择与功率分配，针对MassiveMIMO异构蜂窝网场景的干扰管理进行研究，具体如下：首先对天线选择、功率分配以及干扰对齐的原理进行介绍与分析，包括常见的天线选择算法与功率分配算法，干扰对齐的数学原理，干扰对齐的可行性条件推导。接着，从

5、最大化系统容量角度出发，结合天线选择技术，研究了适用于MassiveMIMO异构蜂窝网络的干扰对齐算法。传统算法将天线选择与干扰对齐作为两个独立步骤进行，因此不能获得最优解。本文首先提出一种联合优化算法，将天线选择与干扰对齐作为一个整体进行优化。为了降低算法复杂度，本文进一步基于贪心策略改进了天线选择算法。对于线性干扰对齐，本文通过优化预编码矩阵的选择，进一步提升系统性能。对于分布式迭代干扰对齐，为了降低迭代计算的复杂度，本文基于部分迭代的思想对所提算法进行改进，进一步降低了算法复杂度。最后，从最小系统误码率角度出发，结合动态功率

6、分配技术，研究了适用于MassiveMIMO异构蜂窝网络的干扰对齐算法。一方面，考虑基站间动态功率协调问题，因为异构蜂窝网中不同类型的基站在发射功率上具有显著的差异，因此传统算法不适用于该场景。本文基于二次功率协调对传统算法进行改进，使其在保留原有算法性能增益的前提下适用于异构网络。另一方面，考虑MIMO系统不同数据流之间的功率分配算法，通过基于公平性的功率分配策略，进一步提升系统误码率性能。然后提出一种两层功率分配方案，并基于矩阵弦距离对干扰对齐的预编码矩阵进行优化，进一步提升系统性能。关键词：大规模MIMO，异构蜂窝网，天线选

7、择，功率分配，干扰对齐IABSTRACTABSTRACTMassiveMIMOtechnologyandheterogeneousnetworkingtechnologywillbecomethecoretechnologiesforthenextgenerationofmobilecommunicationsystem,whichcaneffectivelysolvetheuser'sdemandforhighspeedandmassaccessofmobilecommunication.Therefore,heterogene

8、ouscellularnetworkbasedonlarge-scaleMIMOwillbecomethenetworkarchitecturemodelofnext-generationmobilecommunication.Whilebring