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Femtocell技术以其较好的热点覆盖、较高的传输速率以及较大的网络容量,成为HSPA、WiMAX以及LTE网络中补充覆盖的重要途径之一,但同时也造成了网络中复杂的CCI,严重制约了Femtocell网络性能的提高。为此,如何有效抑制Femtocell网络中的干扰尤其是层间干扰成为提高网络组网性能的关键。在传统的网络中,Macrocell可以通过MIMO预编码技术、软频率复用技术以及功率控制技术消除小区间干扰,提高信号质量。而在Femtocell网络中,由于其位置和数量具有不确定性,这些传统的干扰抑制方案并不完全适用。因此有必要结合Femtocell网络的特性对干扰抑制方案进行分析。基于此,本文对Femtocell网络中MIMO技术进行了深刻分析研究:
首先,本文系统地阐述了Femtocell网络的关键技术,详细地描述了Femtocell网络中的主要干扰场景,总结了现有的一些干扰抑制方案的优缺点,并对Femtocell网络的信道衰落模型以及MIMO的基本理论进行了阐述,从而为基于MIMO的干扰抑制研究奠定了基础。
其次,本文通过对Femtocell网络建模,结合Femtocell的分布特性,将基于SU-MIMO的本征波束赋形、正交空时编码以及天线选择技术应用于Femtocell网络,详细给出了无Femtocell覆盖半径、Femtocell最优密度以及Macrocell覆盖半径的数学表达形式,并对其所带来的干扰抑制效果进行了分析研究。在此基础上,给出了一种基于认知无线电的资源分配方案,并从Femtocell的最优密度角度分析了该分配方案。
最后,在前述分析的基础上,进一步分析研究多用户预编码技术对Femtocell网络的干扰抑制作用,详细给出了脏纸编码,迫零预编码以及块对角化预编码的频谱效率的精确表达形式,并针对不同预编码方案,得到了不同收发天线数下的最优传输数据流的数量,从而为多用户MIMO技术在Femtocell网络中的实际应用以及优化提供了理论依据。在此基础上,本文给出了一种基于载波监听的功率控制方案,设计了在块对角化预编码方案下的最小监听半径以及功率比上下限,从而在大规模部署Femtocell时,可以为Macrocell边缘用户提供均匀的覆盖。