协同异构蜂窝层叠网络基础理论与关键技术

从基础理论和关键技术两方面的研究进展与相关成果介绍首届国家重点基础研究发展计划("973"计划)青年科学家专题项目——协同异构蜂窝层叠网络基础理论与关键技术。其中,基础理论包括协同异构蜂窝层叠网络的体系架构、信道建模、网络容量域、连接性等问题;关键技术包括协同异构蜂窝层叠网络的干扰管理、资源分配、空白频谱检测与利用等。研究表明,协同异构蜂窝层叠网络下的D2D(device-to-device)通信由于其具有能够进一步增大频谱利用效率、提升系统容量等优点,将发展成为下一代蜂窝网络支持的关键技术。     

LTE/LTE-Advanced异构网干扰消除技术研究

异构网是解决实际网络部署中覆盖和容量的有效途径,本文重点介绍3GPP中异构网小区间干扰消除技术的研究。     

LTE-Advanced系统异构网络下行信道小区干扰抑制方案

随着移动通信数据业务流量迅速增长,通过部署低功率节点组建异构网络正在成为一种演进方向。然而,异构网络的发展又引起了新的干扰问题。文章研究了LTE-Advanced的macro-small-cell干扰,重点研究了参考信号(CRS)的干扰冲突解决方案。文章提出一种基于参考信号接收功率的干扰消除算法(interference cancellation,简称IC),包括直接IC算法和联合检测IC算法。仿真结果表明,文章提出的方案能够显著降低小区间干扰,提高系统吞吐量。     

UWB与蜂窝网络干扰分析及共存研究

文章针对UWB与蜂窝网络之间的干扰共存这一重要课题进行了深入研究与分析,并提出一些干扰抑制方法,最后对UWB与未来4G系统的兼容性问题进行了前瞻性分析。     

LTE/LTE-A异构网络干扰协调分析

介绍了异构网络中的干扰场景,并重点介绍了宏基站和室外热点微微基站间的干扰协调技术。     

LTE-A系统异构网络时域小区间干扰协调技术标准化研究

微微蜂窝（Picocell）是一种有效提高特定区域吞吐量和单位区域频谱效率的新兴技术。然而,宏蜂窝与Picocell重叠覆盖的特点使系统干扰结构更加复杂,因此在实际部署中,需要采用有效的小区间干扰协调技术以降低干扰。文章重点介绍了小区覆盖扩展（CRE）技术、以及基于几乎空白子帧（ABS）和目前3GPP重点关注的 reduced power ABS时域小区间干扰协调技术方案。     

异构蜂窝网络中基于Stackelberg博弈的能效优化算法

设备到设备(Device To Device,D2D)通信允许移动终端无需通过基站而进行直接通信。为提高蜂窝系统能效,引入D2D通信共享频谱资源形成异构蜂窝网络。本文将D2D通信的能效优化问题转化为博弈收益最大化问题,并提出了一种基于Stackelberg博弈的分布式功率控制算法。针对系统模型中存在的跨层干扰以及层内干扰,该算法建立了干扰价格系数与D2D对发送功率之间的函数关系,并求解出给定干扰价格系数下D2D对最佳发送功率的闭合表达式。仿真结果表明所提算法能够在最大化基站端蜂窝用户收益的基础上有效提高D2D对的总能效。      

分层异构无线网络中基于预编码的干扰抑制技术

传统宏蜂窝(macro cell)与低功率小蜂窝(small cell)共存的分层异构组网方案能有效地提高无线通信系统的容量.但宏蜂窝与小蜂窝间的同频干扰严重影响了通信质量,并阻碍了系统容量的进一步提升.近年来,利用MIMO预编码及空域衰落特性进行干扰抑制的相关技术成为新的研究热点.本文着重介绍分层异构无线网络中基于MIMO预编码的干扰抑制技术的研究进展.以典型的双层异构下行网络为例,分析了利用多天线预编码进行干扰抑制的基本方法,并在此基础上介绍了多种基于MIMO预编码的新型干扰抑制方案,最后讨论了分层异构网络中干扰抑制技术的未来研究方向.     

LTE-A异构网中基于图论的干扰管理技术

针对LTE-A异构网中的干扰问题,基于颜色敏感的图着色算法(CSGC)提出了一种基于优先级的干扰管理技术(PBIM)。首先将用户端的接收SINR与预设的门限值进行比较来建立小蜂窝间的干扰关系,随后建立整个系统的干扰图,并对干扰图中的不同连通图进行信道分配,分配过程避免将同一信道分配给相互干扰的小蜂窝,同时尽量减小对微峰窝的干扰。仿真结果表明,算法在避免同层干扰的同时也很大程度地减小了跨层干扰,并且在系统的容量和公平性之间取得了较好的平衡。     

基于Q学习异构网络干扰协调算法

在LTE-A中采用异构网络能提高用户的性能,但是由于小区间使用相同的频谱资源,产生了小区间干扰,影响了用户性能,从而需要采用小区间干扰协调技术来控制小区间干扰(ICI)。虽然现有的小区间干扰协调技术可以降低小区间干扰,但是存在Macro用户性能影响较大的问题。为此,提出了基于Q学习的ETPS算法,在不影响Macro用户性能的前提下,降低小区间干扰。仿真结果表明,QL-ETPS算法较传统固定ABS/RP-ABS子帧配置方案性能更优,可以在尽量不影响Macro基站用户的前提下,提高Pico基站边缘用户的吞吐量。     

Power control strategies for multichannel cognitive wireless networks with Opportunistic Interference Cancellation

In this letter, an Opportunistic Interference Cancellation （OIC） is first introduced as a rate control strategy for secondary user in cognitive wireless networks. Based on the OIC rate control method, an optimal power control strategy for multichannel cognitive wireless networks is proposed. The algorithm aims to maximize the total transmit rate of cognitive user through appropriately controlling the transmit power of each subchannel under the constraint that the interference temperature at the primary receiver is below a certain threshold. Three suboptimal power control methods, namely Equal Power Transmission （EPT）, Equal Rate Transmission （ERT） and Equal Interference Transmission （EIT）, are also proposed. The performances of the proposed power control methods are compared through numerical simulations.     

基于干扰效率多蜂窝异构无线网络最优基站选择及功率分配算法

针对多蜂窝多用户异构无线网络干扰管理和效率提升问题,该文研究了基于干扰效率最大的下行链路基站(BS)-用户匹配和功率分配问题。首先,考虑宏用户和微蜂窝用户的服务质量,将问题建模为多变量混合整数非线性规划问题。其次将原问题分解为基站选择和功率分配两个子问题。针对基站选择问题,利用凸优化问题获得最优基站选择策略;针对功率分配问题,利用二次变换法和Dinkelbach辅助变量法,将功率分配问题转换为凸优化问题求解。仿真结果表明,与现有算法对比,该算法具有较好的干扰效率和干扰控制性能。

     

环境反向散射蜂窝网络下行链路级联干扰对齐算法

环境反向散射蜂窝网络能同时支持蜂窝网通信和环境反向散射通信,具有良好的应用前景,但环境反向散射的信号与蜂窝网络信号之间存在严重的互相干扰。针对这一问题,该文提出环境反向散射蜂窝网络的级联干扰对齐(CIA)算法。为了分别对齐基站信号对阅读器和用户的干扰,设计两层级联的预编码矩阵。充分考虑到反向散射节点计算能力弱,无法自主进行预编码矩阵设计的限制,结合基站到反向散射节点的信道状态信息对反向散射信号进行了预编码。并设计了对应用户的两层级联干扰抑制矩阵和阅读器的3层级联干扰抑制矩阵,将不同来源的干扰分层消除。仿真结果表明,所提算法能够消除环境反向散射蜂窝网络中的复杂干扰,保证蜂窝网络信号和反向散射信号正常传输,提高了系统和速率。     

Outage Performance with Handover Triggering in Cellular Mobile Networks

An approach to performance evaluation of cellular mobile networksis proposed, which includes the behavior of handover algorithmsin the computation of outage probability.In a general system scenario, with a central cluster and interferingbase stations, the average outage probability is computed along a trip of themobile terminal that involves crossing the boundary between adjacent cells.The effects of correlated co-channel interferersare accounted for in the computationof outage probability, as well as in the dynamics of a relative signalstrengthhandover algorithm.Numerical results are provided and discussed as obtained over a wide rangeof values of system parameters, namely cluster size and channel parameters.Trade-off curves are shown in terms of outage probability and cross-overpoint versus the average number of handovers, and possible design criteriaare outlined.It is also seen that the local outage analysis (without handover triggering)can be referred to as a lower performance bound in cases of practicalinterest.     

蜂窝网络下行链路单反馈干扰对齐算法研究

干扰是无线蜂窝网络面临的主要问题之一。蜂窝网络干扰对齐能消除干扰的影响从而提高系统信道容量。经典蜂窝网络下行链路干扰对齐算法仅优化单个用户自身信道容量,从而限制了蜂窝小区整体信道容量的提升。从提高蜂窝小区总信道容量出发,该文提出一种蜂窝网络下行链路单反馈干扰对齐算法。构建了蜂窝网络下行链路干扰对齐数学模型;在用户端以最大化用户SINR为目标构造接收矩阵;而在基站端以最大化小区总信道容量为目标构造预编码矩阵,并通过梯度投影算法来求解该优化问题。实验结果表明,相比于传统蜂窝小区下行链路干扰对齐算法,新算法可有效提高蜂窝网络下行链路信道容量。     

Multi-access Interference Cancellation Receiver for Time-Hopping Ultra Wideband Communication

In this paper, a low complexity coherent joint maximum-likelihood detection receiver is developed for canceling multi-access interference in impulse radio (IR) based ultra wideband (UWB) wireless communication systems. Unlike previous joint demodulation receivers, where the complexity is enormous and the other users’ codes are required, the proposed approach does not need to know the time hopping (TH) codes of the other users which makes it a very attractive solution. The performance of joint demodulation receiver depends on the ability to estimate the channel coefficients of desired and interfering users. A novel and practical algorithm for estimating multiple users’ channel responses is developed. The performance of the proposed algorithms are tested through computer simulations and the results are compared with the performance of the conventional single user UWB receiver. It is observed that the proposed joint demodulation receiver provides significant performance gains with respect to conventional single user receiver. This paper is presented in part in IEEE International Conference on Communications (ICC) 2004, Paris, France.     

Another Approach for Partial Parallel Interference Cancellation

In this paper, a technique for improving parallel interference cancellation (PIC) receivers with linear estimators is studied in a CDMA system under power control and near-far case. By multiplying the received signal for each user in early stages by a factor superior than unity, the proposed technique significantly reduces the harmful impact of the bias upon BER performance and requires only vector implementation under power control. In order to make the analysis more tractable, the proposed bias mitigation technique is described for a synchronous multi-user communication scenario with binary signalling, non-orthogonal multiple access interference in an additive white Gaussian noise channel.     

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。     

互信息量最大化和低复杂度的全双工中继网络自干扰消除和干扰对齐算法

该文针对多用户全双工中继干扰信道,同时考虑全双工中继自干扰消除及用户端干扰消除问题。首先,提出了基于最大化全局互信息量的自干扰消除和干扰对齐算法,并具体给出了自干扰消除矩阵的具体求解算法和方案。进一步,给出了信号对齐和干扰抑制的可行性条件,并分析了系统的互信息量和所受干扰噪声功率,以及系统的自由度。理论分析和仿真结果显示,与现有的典型全双工中继方案相比,该文算法可以提高系统互信息量和自由度,并有较低误码率;另外,该文算法的中继只需进行简单的功率约束,不需做复杂的信号处理,降低了整个系统的信号处理复杂度。