多點(diǎn)協(xié)作系統中異步干擾特性及其預編碼設計

4 性能分析
　在數值模擬中，以一城市多基站協(xié)作微蜂窩多用戶(hù)系統下行傳輸鏈路為分析對象，如圖1所示。小區內的多用戶(hù)間干擾可通過(guò)MIMO-OFDM技術(shù)加以解決。為了主要討論小區間的信號異步干擾，以及分析問(wèn)題的簡(jiǎn)化，考慮的仿真場(chǎng)景為：3個(gè)相鄰小區，分布3個(gè)發(fā)射基站和2個(gè)接收用戶(hù)，基站間的距離為500 m，且每基站發(fā)射天線(xiàn)數和用戶(hù)接收天線(xiàn)數目均為2，即M＝3，K＝2，Nt＝2，Nr=2，進(jìn)一步假設每個(gè)基站發(fā)射功率相同，傳輸信道是瑞利平坦衰落的，數據調制采用QPSK方式，符號脈沖為方波且持續時(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(wú)協(xié)作，視鄰近小區信號為干擾噪聲；情況(B)：多基站協(xié)作傳輸，且考慮了到達目標用戶(hù)的期望信號和干擾信號間異步特性，但沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理，視為異步干擾對待；情況(C)：多基站協(xié)作傳輸，在充分考慮目標用戶(hù)期望信號與來(lái)自其他用戶(hù)干擾信號的異步傳輸特性基礎上，通過(guò)基站端聯(lián)合優(yōu)化設計的預編碼矩陣進(jìn)行預處理以盡量減小異步干擾對系統性能影響；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(hù)信噪比(Es/No)與系統平均最小均方誤差（MMSE）變化關(guān)系；如圖4所示為四種情況下用戶(hù)信噪比(Es/No)與系統平均頻譜效率((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性能明顯降低。但若能進(jìn)一步考慮系統中的信號傳輸異步特性，并通過(guò)一定的預編碼矩陣聯(lián)合優(yōu)化設計進(jìn)行預處理，則可明顯改善系統性能，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)提前機制下能保證各協(xié)作基站到達目標用戶(hù)期望信號是同步的，但在實(shí)際應用中，由于不同的路徑傳輸時(shí)延，也很難確保來(lái)自其他用戶(hù)的干擾信號與期望信號同時(shí)到達目標用戶(hù)，因此在協(xié)作多基站聯(lián)合向多用戶(hù)發(fā)射數據時(shí)不可避免地會(huì )產(chǎn)生干擾信號傳輸的異步性。相應地，若能在Co-MP系統中充分得知各干擾信號傳輸的時(shí)間異步結構，并聯(lián)合一定的預編碼優(yōu)化設計準則進(jìn)行預處理，則可減小異步干擾對系統性能的影響。特別是在高速率數據傳輸情況下，更應全面而充分地考慮協(xié)作系統中各信號傳輸的時(shí)間異步特性。若系統存在定時(shí)提前誤差，則還應進(jìn)一步考慮定時(shí)抖動(dòng)對目標用戶(hù)期望信號的接收影響。此外，在考慮信號傳輸異步特性基礎上如何找到一種低復雜度、高可靠性的預編碼優(yōu)化設計算法，還值得進(jìn)一步深入研究。
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