多點(diǎn)協(xié)作系統(tǒng)中異步干擾特性及其預(yù)編碼設(shè)計(jì)

4 性能分析
　在數(shù)值模擬中，以一城市多基站協(xié)作微蜂窩多用戶系統(tǒng)下行傳輸鏈路為分析對象，如圖1所示。小區(qū)內(nèi)的多用戶間干擾可通過MIMO-OFDM技術(shù)加以解決。為了主要討論小區(qū)間的信號異步干擾，以及分析問題的簡化，考慮的仿真場景為：3個(gè)相鄰小區(qū)，分布3個(gè)發(fā)射基站和2個(gè)接收用戶，基站間的距離為500 m，且每基站發(fā)射天線數(shù)和用戶接收天線數(shù)目均為2，即M＝3，K＝2，Nt＝2，Nr=2，進(jìn)一步假設(shè)每個(gè)基站發(fā)射功率相同，傳輸信道是瑞利平坦衰落的，數(shù)據(jù)調(diào)制采用QPSK方式，符號脈沖為方波且持續(xù)時(shí)間Ts為1 μs。
如圖3和圖4所示的性能仿真，對四種情況進(jìn)行對比分析，即情況(A)：基站間無協(xié)作，視鄰近小區(qū)信號為干擾噪聲；情況(B)：多基站協(xié)作傳輸，且考慮了到達(dá)目標(biāo)用戶的期望信號和干擾信號間異步特性，但沒有經(jīng)過處理，視為異步干擾對待；情況(C)：多基站協(xié)作傳輸，在充分考慮目標(biāo)用戶期望信號與來自其他用戶干擾信號的異步傳輸特性基礎(chǔ)上，通過基站端聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)的預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)處理以盡量減小異步干擾對系統(tǒng)性能影響；情況(D)：忽略信號傳輸異步特性的理想同步多基站協(xié)作傳輸。

　如圖3所示為四種情況下用戶信噪比(Es/No)與系統(tǒng)平均最小均方誤差（MMSE）變化關(guān)系；如圖4所示為四種情況下用戶信噪比(Es/No)與系統(tǒng)平均頻譜效率((b/s)/Hz)變化關(guān)系。從圖3和圖4可知，理想的多基站同步協(xié)作模式獲得的系統(tǒng)均方誤差特性和平均頻譜效率最好，在異步環(huán)境中受制于信號異步干擾影響的多基站協(xié)作傳輸所獲得的系統(tǒng)性能明顯降低。但若能進(jìn)一步考慮系統(tǒng)中的信號傳輸異步特性，并通過一定的預(yù)編碼矩陣聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)處理，則可明顯改善系統(tǒng)性能，有利于減小異步干擾信號的影響。
從以上討論可看出，即使在完美的定時(shí)提前機(jī)制下能保證各協(xié)作基站到達(dá)目標(biāo)用戶期望信號是同步的，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于不同的路徑傳輸時(shí)延，也很難確保來自其他用戶的干擾信號與期望信號同時(shí)到達(dá)目標(biāo)用戶，因此在協(xié)作多基站聯(lián)合向多用戶發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生干擾信號傳輸?shù)漠惒叫?。相?yīng)地，若能在Co-MP系統(tǒng)中充分得知各干擾信號傳輸?shù)臅r(shí)間異步結(jié)構(gòu)，并聯(lián)合一定的預(yù)編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行預(yù)處理，則可減小異步干擾對系統(tǒng)性能的影響。特別是在高速率數(shù)據(jù)傳輸情況下，更應(yīng)全面而充分地考慮協(xié)作系統(tǒng)中各信號傳輸?shù)臅r(shí)間異步特性。若系統(tǒng)存在定時(shí)提前誤差，則還應(yīng)進(jìn)一步考慮定時(shí)抖動(dòng)對目標(biāo)用戶期望信號的接收影響。此外，在考慮信號傳輸異步特性基礎(chǔ)上如何找到一種低復(fù)雜度、高可靠性的預(yù)編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，還值得進(jìn)一步深入研究。
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