毫米波大规模MIMO网络中干扰协调技术研究

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作为实现5G网络中十分具有前景的关键技术之一,毫米波通信技术已经受到越来越多的关注与研究。同时由于毫米波通信、大规模MIMO以及超密集网络三种技术所呈现出的融合共生关系,各大组织也共同提出在移动通信系统中合理的引入这三种技术,以达到实现5G提升频谱效率和能源效率的愿景。在毫米波大规模MIMO通信网络中,通过采用定向波束赋形,毫米波基站能够支持多波束并传,因此在多波束并传过程当中必定存在毫米波用户间的干扰问题,严重影响毫米波网络性能。本文则主要针对毫米波大规模MIMO网络中的干扰协调技术进行研究,主要工作如下:首先,以单小区多用户毫米波大规模MIMO系统为研究目标,为了最优化总数据速率,在射频链数小于用户数的实际条件下,提出了基于一对一匹配博弈的波束分配算法。由于部分用户相互之间存在波束非正交干扰,导致出现部分用户的数据速率较低的情况,为了维持总数据速率的同时提高受到波束间干扰严重的用户的单个数据速率,保证用户满意度,本文还提出了一种自适应频率复用方案。仿真结果表明,所提出的算法有效地在保证系统中用户满意度的同时还提高了系统总吞吐量。其次,针对于基于大规模MIMO的毫米波异构网络场景(多小区多用户),本文提出了一种全局毫米波异构网络下的波束干扰协调方案。首先利用所提出的波束切换方案与干扰可容忍波束选择方案对网络中所有的毫米波小小区中的所有非正交用户进行波束非正交干扰协调,之后再将所有毫米波小小区中的剩余无法进行波束并传的非正交用户利用波束切换方案与干扰可容忍波束选择方案进行判定选择接入其他的毫米波小小区或者选择接入网络中的宏基站。系统仿真结果表明,所提出的异构网络下的全局干扰协调方案相比于其他方案能够有效地提升系统总可达速率与用户满意度。本文的主要工作为毫米波大规模MIMO网络下干扰协调方案的设计以及相对应的仿真验证,未来进一步研究工作将把研究重心放在降低算法的计算复杂度,同时考虑将其他的无线资源如计算资源、时间资源等联合所提出的算法进行设计。
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