D2D通信系统的干扰协调与资源优化

本文首先分析了同构网络下的D2D系统干扰协调和资源优化问题,简要介绍了基于部分位置信息的D2D干扰协调和资源优化,再对单小区和多小区的D2D功率控制和信道分布简单介绍。其次,文章再针对异构网络下的D2D资源优化,从异构网络下的D2D模式选择和信道分配以及异构网络下的D2D中继资源优化两个方面进行研究。     

认知型飞蜂窝网络中的子信道分配与功率控制

为了解决宏蜂窝与飞蜂窝构成的两层异构网络上行干扰与资源分配问题,提出了一种在认知型飞蜂窝的双层异构网中结合子信道分配和功率控制进行资源分配的框架。通过对异构网中跨层干扰问题进行分析与建模,将求解最优子信道分配矩阵和用户发射功率矩阵作为干扰管理问题的解决方法。模型中认知型飞蜂窝网络子信道和飞蜂窝网络用户构成非合作博弈,双方利用效用函数最优值进行匹配,构成初始信道分配矩阵;再由接入控制器根据接入条件从初始信道分配矩阵中筛选用户,并优化接入用户的发射功率矩阵,得到最优子信道分配矩阵和功率矩阵。仿真结果表明,优化框架提高了双层异构网络中飞蜂窝网络用户的吞吐量和接入率,降低了异构网中跨层干扰。     

异构网络脏纸编码方案

异构网络技术是一把"双刃剑"。一方面,引入低功率节点能够增加网络部署的灵活性;另一方面,部署低功率节点同样会引入大量潜在干扰源。合理的低功率节点部署方案和高效的无线资源管理是降低干扰,提高异构网络性能的关键。鉴于脏纸编码方案具有能够充分利用发射端信道信息消除干扰的特性,首先考虑异构网络宏微蜂窝干扰受限的场景,指出脏纸编码方案在异构网络Z信道干扰中的应用。其次指出传统的脏纸编码方案在互干扰双链路网络中,只能消除一条链路的干扰,无法使两条链路同时实现无干扰信道容量。因此,一种基于协作分集的脏纸编码方案被提出,使相互干扰的两条收发链路均能达到无干扰时的信道容量。最后,通过仿真对比验证脏纸编码方案在Z干扰信道和二元对称信道中的性能优势。     

一种提高异构网络传输性能的双向流量控制机制

针对异构网络存在的高误码率和不对称带宽等特点使TCP性能降低的问题,本文提出了一种双向流量控制机制BFC,它根据数据链路的双向通信状况, 在前后向两个信道进行流量控制.在前向信道,我们设计了一种显式的ACK详细指示方法,协调多层控制机制及时调节流量;在后向信道,提出了一个ACK流量控制算法,根据双向拥塞状况,对ACK流进行自适应地控制.实验表明,该机制可以有效地提高异构网络传输性能,尤其是当双向信道的不对称参数较高的情况下,该方法显示出独特的优势.     

LTE-A系统时域小区间干扰协诟技术标准化研究

异构网络被LTE-A系统视为一种提升单位区域频谱效率的关键技术而得到广泛关注。然而,异构网络会带来严重的小区间干扰,小区间干扰协调因此成为3GPP标准化进程研究的重点。首先总结了异构网络及小区间干扰协调技术,然后介绍了目前3GPP中讨论的小区覆盖扩展（CRE：CellRange Extension）和基于几乎空白子帧（ABS：Almost Blank Subframe）的时域小区间干扰协调技术。最后,基于动态系统级仿真平台,评估了CRE和ABS技术方案系统性能。     

HSPA+异构网中信道分离技术的时延补偿研究

认为异构网的引入有效提高了高速分组接入+(HSPA+)网络的整体性能,但由于构成异构网的宏基站(MNB)和低功率节点(LPN)发射功率不同,造成上下行数据传输的不均衡,这将不可避免地影响到异构网络的整体性能;增强专用信道(E-DCH)分离技术能够有效消除上下行不均衡问题带来的影响,但信道分离技术在实际应用中会有严重的时延问题。基于上述观点,讨论了HSPA+异构网共信道传输中的控制信道时延问题,并针对这个问题提出自适应灰色预测算法(AGP)实现时延补偿。系统仿真验证了算法的正确性和有效性。     

认知异构网络中基于克隆选择算法的动态频谱分配

建立了认知异构无线网络的系统模型。基于该模型,以网络效益最大化为目标,考虑接入网的频谱需求,接入网之间的干扰和对应异构网络不同接入技术的多粒度重叠信道之间的干扰约束条件,将频谱资源分配建模为非线性约束0-1整数规划问题,进而提出基于克隆选择的认知异构网络中动态频谱分配算法,并在该算法中设计了一种新的能够同时考虑接入网频谱需求和多粒度信道频谱资源的抗体整数编码方式。仿真结果表明,所提算法相比于贪婪分配算法,增加了网络效益,提高了频谱使用效率。     

异构网络特征子信道干扰对准算法优化

包含多种低功率发射节点的异构网络因其在系统容量提升和解决室内及热点场景覆盖上的优势,正成为新一代无线通信系统组网的趋势。但异构网络干扰问题也因小区数目的增加而复杂化。近年提出的干扰对准技术因能实现系统自由度的最大化而成为解决异构网络干扰问题的有效手段。文章在对经典干扰对准算法进行分析的基础上,对特征子信道干扰对准方案进行了改进,优化了发送预编码矩阵和接收滤波矩阵算法,并提出算法在宏蜂窝——毫微微蜂窝异构网络场景下的应用方案。     

认知无线网状网中基于差分演化的功率控制与信道分配

信道分配对于提高认知无线网状网性能具有重要作用.考虑到节点功率对网络干扰的影响,定义了网络干扰边及潜在干扰边,通过量化通信功率控制等级,给出了联合功率控制与信道分配的网络模型.提出一种基于差分演化的功率控制与信道分配算法,设计了实数编码规则及相应的约束控制机制以保证个体的有效性,确保算法的快速收敛.一系列仿真实验表明本文算法的有效性.     

无线传感器网络中一种能量有效的抗干扰路由算法

近年来,作为物联网重要支撑的无线传感器网络受WiFi等异构系统的干扰日益严重,传统路由协议在该干扰环境下的性能急剧下降。针对该问题,本文在引入动态簇的多信道策略的基础上,综合考虑信道切换代价、频谱受干扰程度、节点剩余能量、距离等因素提出了一种认知频谱干扰的能量有效的路由（CSIEE）算法。仿真结果表明,该路由与EEPA、AODV、AODV-EA路由相比,有效地节约了传感器节点能量,延长了网络生命周期。     

小小区场景下基于目标函数的上行功率控制算法

随着大量智能终端的使用,人们对运营商提供的服务质量提出了越来越高的要求.虽然LTE技术的崛起,带来了一定数据速率的提高,但是传统的蜂窝网络已经很难满足用户的需求,促使人们对异构技术的研究,然而异构场景部署却带来了严重的干扰.针对小小区场景下,通过获取当前信道以及用户参数,设置权衡系统性能和能源消耗的目标函数,并通过梯度下降法求得各个发送功率的大小.最后,仿真也显示了所提方案的有效性.     

PAINT: Priority aware interference mitigation techniques for improving coexistence in home area networks of smart grid

As smart grid (SG) home area networks (HANs) communicate with various smart devices such as meters, sensors, and actuators on a 2.4‐GHz unlicensed band, the coexistence of different wireless technologies in such networks is a common phenomenon due to the overlapping of channels. In this research, homogeneous and heterogeneous interference are considered to address the coexistence problem in smart utility networks (SUNs). The homogeneous interference is mitigated by utilizing the contention free period (CFP) and the contention access period (CAP) of the MAC layer superframe of IEEE 802.15.4g designed for SUNs. This frame is used to get access for the channel. For this, a slotted CSMA/CA algorithm is used for various priority levels of data with adjustable backoff period (BP) and clear channel assessment (CCA) period in order that nodes (devices) with high priority can achieve high probability of channel access. By modeling the proposed scheme using the Markov chain, the exactness of the proposed scheme is assessed based on throughput, channel access delay, energy consumption per bit, and probability of successful data transmission and collision. A performance evaluation of the proposed scheme is further investigated by comparing it with the existing scheme PA‐MAC. In addition, a channel switching mechanism is explored to mitigate the heterogeneous interference with the help of a Naive Bayes classifier prediction. Finally, the prediction indicates that by choosing the non‐coexisting and the non‐overlapping channel, the proposed channel switching mechanism effectively mitigates the heterogeneous interference.     

网络级外场无线信道复现模拟技术及实现

外场无线网络信道在室内重现的复现技术,将会对无线技术研究和产品验证的方式产生很大影响。本文把无线信道分为单路信道和网络信道,首次对复杂无线网络信道实时控制技术、总体结构、外场采集信道和模型信道结合等技术进行关键技术研究。通过这些关键技术解决了支持不同MIMO信道、多基站多终端下的复杂多变的干扰关系、支持外场复杂衰落、支持外场采集信道和模型信道、信道可控性等问题,最后本文给出了典型的无线网络信道仿真应用。     

LTE-Advanced系统部署Pico后的小区间干扰协调技术

Pico在LTE-Advanced系统设计中受到了广泛的关注。本文首先对Pico的部署场景及其产生的干扰进行了详细的分析。然后,针对上述干扰情况提出了几种可行的干扰解决方案并重点介绍了三种增强型小区间干扰协调技术。最后,通过系统级仿真来评估这三种增强型小区间干扰协调技术在系统性能方面的影响并给出了使用建议。     

UDN中基于上下行对偶性的分布式干扰协调

针对超密集网络（UDN,Ultra-Dense Networks）中的小区间干扰问题,提出一种基于上下行对偶性的分布式干扰协调方法。首先设计了新的TDD帧格式,在原有LTE标准的基础上加入了信道估计部分与上下行迭代部分;接着利用网络的对偶原理,设计了新的迭代干扰处理算法,将最大化信干噪比和最小化残留干扰相综合,实现最大全网和数据的优化目标。理论分析和仿真结果表明,基于最大信漏噪比准则选取迭代初值时,可在一次迭代后达到较好的和数据率性能;并且该方法能在较短的时间内完成干扰协调,只需要已知局部信道信息,在UDN中易于实现,性能上优于其它分布式迭代干扰处理算法。      

阵列处理器中改进几乎空白子帧算法的并行化实现

两层异构网络中出现的小区间干扰协调是当前异构网络干扰问题研究的热点。针对软件实现增强小区调度几乎空白子帧(ABS)的干扰方案存在处理数据量大、速度慢的缺点,基于可重构阵列结构提出了一种动态ABS干扰协调的并行化硬件实现方案。该算法在增强小区内根据用户数动态分配ABS比例,以改善小区边缘用户的信道容量,通过流水线的方式使用多个轻核处理元(PE)实现并行计算以提高运算效率。测试结果表明,使用12个PE同时调度实现算法的映射,运行1983个周期,其性能比单个PE提升77.03%,该算法的并行计算能力得到显著提升,宏基站用户的吞吐量可以达到4.76 Mbit/s.     

Effective Interference Cancellation Schemes for Device-to-Device Multicast Uplink Period Underlaying Cellular Networks

Device-to-Device (D2D) multicast will become an important technology with the increasing requirements of local communication services in future networks. To increase the overall capacity and improve resource utilization, a novel interference coordination scheme is proposed. The proposed scheme includes three steps. First, in order to mitigate the interference from D2D multicast transmission to cellular networks (CNs), a dynamic power control scheme is proposed that can determine the upper bound of D2D transmitter power based on the location of Base Station and areas of adjacent cells from the coverage area of D2D multicast group. Next, an interference limited area control scheme that reduces the interference from CNs to each D2D multicast receiver is proposed. The proposed scheme does not allow the coexistence of cellular equipments (CUEs) located in the interference limited area to reuse the same resources as the D2D multicast group. Then two resource block (RB) allocation rules are proposed to select the appropriate RBs from a candidate RB set for D2D multicast group. From the simulation results, it is confirmed that the proposed schemes improve the performance of the hybrid system compared to the conventional ways.     

TCP Throughput Enhancement over Wireless Mesh Networks

TCP is the predominant technology used on the Internet to support upper layer applications with reliable data transfer and congestion control services. Furthermore, it is expected that traditional TCP applications (e.g., Internet access) will continue to constitute the major traffic component during the initial deployment of wireless mesh networks. However, TCP is known for its poor throughput performance in wireless multihop transmission environments. For this article, we conducted simulations to examine the impact of two channel interference problems, the hidden terminal and exposed terminal, on TCP transmissions over wireless mesh networks. We also propose a multichannel assignment algorithm for constructing a wireless mesh network that satisfies the spatial channel reuse property and eliminates the hidden terminal problem. The simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed approach in improving the performance of TCP in wireless multihop networks.     

异构网中宏、微基站间存在频偏时的干扰协调方法

该文考虑骨干网只能进行少量信息交换的多载波异构蜂窝网络,研究微系统进行下行传输时对宏系统的干扰协调问题。针对多载波宏基站和微基站之间存在频偏的场景,在保证对宏用户的干扰小于预定干扰门限的前提下,以最大化微系统数据率为目标,在已知瞬时干扰信道和统计干扰信道信息的条件下分别设计最优和次优发射预编码。分析和仿真的结果表明,次优算法只需迭代一次就能达到接近最优算法的性能,因此具有较低的计算复杂度。所提出的方法只需要在宏基站和微基站之间通过骨干网交换少量信息,具有较低的信息共享资源开销。所提出的方法适用于微基站附近存在多个宏用户的场景。