基于DOA估计算法的家庭基站干扰管理研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:king95
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为应对移动网络的扩容补点需求,4G系统引入家庭基站(Femto)来对室内网络覆盖进行补充。与传统蜂窝网相比,Femto部署方式更加灵活且成本低廉。不过, Femto的出现也使得基站节点间的互扰问题变得更加复杂。现有干扰管理方案大多从通信角度进行切入,存在切换性能差、子帧同步困难及浪费频谱资源等缺陷。本文另辟蹊径,将波达方向(Direction Of Arrival, DOA)估计技术应用于家庭基站干扰管理问题的解决之中。以该背景下DOA估计算法面临的特殊挑战为出发点进行深入研究,提出了两种高性能DOA估计算法。在此基础之上,应用所提算法构建了一套完整的Femto干扰管理解决方案,并对其可行性及干扰管理性能进行了验证。论文主要工作如下:  首先,结合家庭基站干扰管理系统执行过程中所面临的主要挑战:低信噪比、快拍数不足(门限性能)及多径相干,阐述并分析了MUSIC类、ESPRIT类及WSF类等经典窄带 DOA估计算法在该应用过程中的优势及劣势。仿真结果表明上述经典 DOA估计算法“门限”及解相干性能方面均存在劣势,不可直接用于构建家庭基站干扰管理。  其次,针对家庭基站干扰管理中的高“门限”性能需求,引入伪随机噪声重采样技术并加以改进,提出了基于该技术的二项式系数重组DOA估计(Binomial Coefficients, BC)算法。仿真结果表明BC算法具有较高的“门限”性能以及更大的目标算法适用范围,可满足家庭基站干扰管理系统在该方面的性能需求。  再次,针对家庭基站干扰管理系统中的多径相干问题,将双向空间平滑技术向 BC算法进行推广,提出了双向空间平滑BC算法。仿真结果表明该算法在保留高“门限”性能的基础上,补齐了BC算法不可应对相干信源这一短板。  最后,通过模拟宏蜂窝用户上行物理层信号,各基站下行物理层信号及配套多径信道,完成了家庭基站干扰模型构建。应用本文所提双向空间平滑BC算法构建家庭基站干扰管理方案,并以上述模型为平台验证其可行性及干扰抑制效果。仿真结果表明双向空间平滑BC算法可满足干扰管理应用过程中的相关要求,干扰管理方案可行且在低信噪比、小快拍数及多径相干条件下具有较好的干扰抑制性能。
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