Beamforming design for network multiple-input multiple-output (MIMO) systems with multiple cooperating base stations

Yeni nesil hücresel haberleşme sistemlerinin yüksek veri hızlarını desteklemesi istenmektedir. Standart tek merkezi baz istasyonu içeren sistemlerin performansı farklı hücreler arası girişim yüzünden sınırlıdır. Ayrıca ağ yoğunlukları büyük bir hızla artmakta ve küçük bir alanda çok sayıda tam donanımlı baz istasyonu kullanımı mali açıdan verimli olmamaktadır. Birden çok, her biri çok sayıda anten içeren, birbiriyle koordinasyon halinde çalışan baz istasyonu kullanımı ve uygun bir hüzme biçimlendirme tasarımı ile hücreler arası girişim yok edilebilir. Bu çalışmada bulut tabanlı radio ağları ve entegre erişim ve arka ağ sistemleri için hüzme biçimlendirme tasarımı incelenmiştir. Bu sistemlerde taban bant işlemler merkezi biçimde yapılmakta ve kaynak kullanımının optimizasyonu ile kapsama alanları genişletilebilmektedir. Ayrıca basit baz istasyonlarının kullanımı ile dağıtım maliyetleri düşürülerek etkin ve verimli sistemler elde edilmektedir. Kablosuz ön ve arka bağlantı kullanımı ile operatörlerin kısa ve uzun vadeli harcamaları daha da düşürülebilmektedir. Hüzme biçimlendirme problemi doğası gereği ön ve arka ağ iletimleri yüzünden birleşimseldir. Bazı gevşetme ve dönüşümler kullanılarak toplam güç tüketimini en aza indirip toplam hizmet verilen kullanıcı sayısı en çok olacak şekilde arka ağ kapasite ve güç iletim koşulları altında hüzme biçimlendirme vektörleri tasarlanmakta ve baz istasyonları arasındaki koordinasyon optimize edilmektedir. Gerçekçi kanal koşulları altında uygun hüzme biçimlendirme vektörlerinin tasarımı için sezgisel tarama, sonsuz türevli yaklaşım, sınır tabanlı link seçimi ve konveks optimizasyon tabanlı yöntemler önerilmiştir. Algoritmaların performans sınırlarını görmek ve eniyilik analizi yapmak için bazı özgün teorik performans sınırları bulunmuştur. Önerilen yöntemlerin mevcut metotlara kıyasla performans açısından faydaları detaylı benzetimlerle gösterilmiştir.