《（毕业设计论文）分布式无线通信系统中协同传输预编码方法分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（毕业设计论文）分布式无线通信系统中协同传输预编码方法分析（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、w分布式无线通信系统中协同传输预编码方法分析分布式无线通信系统中协同传输预编码方法分析摘要:在分布式无线移动通信多点协同传输系统中，对于小区边缘用户而言，信道质量的恶化将导致系统接收性能的下降，为此，可以使用协同编码处理以提高接收质量。提出了一种协同传输联合预编码方法，系统针对协同的远端天线单元(rau)进行联合处理，各 rau 根据信道状态信息好坏采用不同的预编规则对同一用户发送数据，而在接收端使用最大比合并的方式对各链路信号进行处理。仿真实验结果表明，该方法能有效地改善用户的误码率性能，提高传输可靠性。关键词:协同多点；分布式无线通信网络；远端天线单元；预编码；误码率analysis of
2、 coordinated transmission pre coding indistributed wireless communication systemyang jun1, zhang zheng xiao2*, li min zhi2, jiang zhan jun2,31. school of graduate studies, lanzhou jiaotong university, lanzhou gansu 730070, china;2. school of electronic and information engineering, lanzhou jiaotong u
3、niversity, lanzhou gansu 730070, china;3. national mobile communications research laboratory, wsoutheast university, nanjing jiangsu 210096, chinaabstract:in distributed radio mobile communication and coordinated multi-point system, the deterioration of channel quality can seriously affect the syste
4、m receptivity of edge users, and therefore the coordinated coding procession can be used to improve the quality of receiver. a coordinated transmission and joint pre-coding method is proposed in this paper. coordinated remote antenna units (rau) are processed jointly. according to state information
5、of channel, different pre-coding rules are adopted by each rau to transmit data to the same user. a maximal-ratio combining (mrc) algorithm is used to calculate the received signals of terminals. simulation experiment results show that the proposed method can effectively improve not only the bit err
6、or rate, but also the transmission reliability.in distributed wireless communication and coordinated multi point (comp) system, the deterioration of channel quality seriously affect the system receptivity of edge users, and therefore the coordinated coding processing is wused to improve the quality
7、of reception. a coordinated transmission and joint pre coding method was proposed in this paper. coordinated remote antenna units (rau) were processed jointly. according to the state information of channel, different pre coding rules were adopted by each rau to transmit data to the same user. a maxi
8、mal ratio combining (mrc) algorithm was used to calculate the received signals of terminals. the simulation results show that the proposed method can effectively decrease the bit error rate (ber) and improve the transmission reliability.key words:coordinated multi point (comp); distributed radio mob
9、ile communications network; remote antenna unit (rau); pre coding; bit error rate (ber)0 引言随着无线移动通信技术从 3g 向 4g 的逐渐演进，为满足高速率数据业务发展的更多应用和需求，网络资源变得更为珍贵，合作通信、协同传输已成为必然的趋势。协同多点(coordinated multi point，comp)传输统一定义为多点协作wmimo(multiple input multiple output)技术，其主旨是以协作通信的方式传输信号避免或消除同频干扰，并在此基础上优化协作系统的整体性能和改善边缘
10、用户的性能1 。而作为未来移动通信网络中一种关键的多天线接入技术，分布式无线移动通信系统以其覆盖范围广、系统容量大和系统功率效率高的特点被广泛认可2 。因此分布式无线通信网络和 comp 技术的结合将更有利于实现未来移动通信的发展目标。目前分布式无线通信系统中 comp 传输模型，通常是由多个 rau协同完成信号的传输3 。若用户终端到所有 rau 之间链路的信道状态信息(channel state information, csi)都能获得，则可用预编码的方法变多用户间的干扰为可利用信息，使系统性能得以提升4-5 。然而由于受到复杂通信环境的影响，信道状态信息很难被短时、精确地估计，这使得使
11、用一种预编码方法的系统环境适应能力较差。因此，研究多种方式的预编码对同一用户联合传输具有重要的意义。预编码作为提升无线通信系统性能的链路自适应技术，当前主要的研究集中在基于信道矩阵的非线性预编码、接近最大信道容量的预编码以及联合预编码方面6-7 。文献6提出了 comp系统中一个 bbu(base band unit)与多个 rru(radio remote unit)以集中化的方式来实现联合编码的策略，使 comp 系统性能得到优化；但该方法却受限于 rru 的集中程度以及 csi 的精确估计，使之无w法使用于分布式无线通信系统中。为了协调上下行链路，文献7提出了一种协同预编码的实现方法。一
12、方面采用线性插值信道估计法解决了收发两端码本不匹配的问题;另一方面使用双码本方案减小了 comp 反馈量，加强了基站间的同步。本文综合分析了上述两种系统的特点，将协同传输联合预编码的思想应用到分布式无线通信系统中，以达到提升系统性能的目的。1 分布式无线通信网络 comp 系统模型本文主要研究应用的系统模型是由一个统一的 ofdm(orthogonal frequency division multiplexing)系统基带处理单元和多个远端天线单元构成。整个系统可以看作是一个中心基站(base station, bs)集中管理下的分布式天线系统，如图 1 所示。在联合处理(joint pro
13、cessing, jp)方式下，协同的 rau 为其服务区内的多个移动用户(mobile station, ms)提供传输服务；系统利用联合预编码来实现一定质量指标下的有效、可靠传输，特别是提升小区边缘用户性能。根据分布式天线系统的特点，假定协同地域内的射频天线接入系统有 3 个 rau 为一个移动台 ms 提供服务，每个 rau 有 m 个发送天线，每个 ms 有 l 个接收天线。对于下行链路，若第 n 个载波上第 i 个 rau 的发送矢量为 sin=(x1,x2,xm)t，其中:x 表示天线发送的符号，( )t 表示转置，则接收矢量为 rn=hinsin+nin 。其中:rn=(y1,y
14、2,yl)wt，yi(i=1,2,，l)为 ms 天线上接收的信号，hin是 ml 的复信道矩阵，nin是 l1 的复高斯白噪声矢量，均值为 0，方差为 2n 。不失一般性，以下假定 m=l。联合处理时根据用户所处地域不同，噪声和干扰的强弱不同，通过上行反馈信息(部分或全部)对信道做出估计，协作的各 rau采用不同的预编码方式 fin对数据矢量 din分别进行预处理，即 sin=findin 。而接收端则对各链路的信号经过一定准则的合并以得到数据信息。本文采用以下几种预编码方式。在线性结构下，zf(zero forcing)准则的预编码矩阵如式(1)所示，它是对第 n 个载波上第 i 个 ra
15、u 发送数据的预编码，矩阵满足功率约束。该方法结构简单，易实现，但抗噪声性能较弱。fi,zfn=hhin(hinhhin)1(1)mmse(minimum mean square error)准则的预编码矩阵如式(2)所示，满足功率约束。相较于 zf 准则，该方法可有效地克服因信道恶化而带来的系统性能的降低。fi,mmsen=hhin(hinhhin+2n2ai)1(2)在非线性结构下，thp(tomlinson harashima pre coding)算法通过反馈结构对 mimo 空域干扰信号进行串行消除。该算法实现方式有多种，本文是对信道矩阵表达式进行 qr 分解，得到一个正交阵 gin
16、和上三角矩阵 wtin。令 in=diag(1 w11,1 w22,1 wmm) 其中 wkk 是 win的第 k 个对w角线元素，则反馈矩阵为 bin=winin，从而预编码编码矩阵如式(3)所示，满足功率约束。fi,thpn=ginin(3)2comp 联合预编码方案由于不同的设计准则下，可以推导出不同的预编码矩阵。在分析上述各种预编码方法的优劣的基础上，结合分布式网络和 comp提出了一种联合处理预编码的实现方案。该方案的基本思想是选择分布式天线系统中协同的 rau 形成协作集合，中心基站根据上行链路的反馈信息估计出可用于传输的各种下行链路状态，动态地选择适合各自的 rau，即：根据导频信息估计出信道参数，依据信号强度阈值选择适合传输的 rau 加以协同。各 rau 分别传送经过各自预编码后的数据，接收端对接收到的各路信号进行合并处理，以取得最大的接收增益，尽可能减小误码，改善接收质量。据上所述，
