基于干擾對(duì)齊的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)干擾管理技術(shù)研究.pdf

1、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過在宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)中布設(shè)微蜂窩，可以有效解決移動(dòng)用戶快速增長(zhǎng)的速率需求，改善蜂窩網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)及熱點(diǎn)地區(qū)覆蓋情況，提升網(wǎng)絡(luò)的容量，是未來網(wǎng)絡(luò)的重要形態(tài)。但是，通過布設(shè)微蜂窩的方式雖然可以提高頻譜的利用率，卻帶來了嚴(yán)重的干擾問題。因此，干擾管理成為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的重要研究?jī)?nèi)容之一。
　　異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中存在兩種類型的干擾，即宏蜂窩與微蜂窩之間的層間干擾和微蜂窩之間的層內(nèi)干擾。這兩種干擾嚴(yán)重阻礙了網(wǎng)絡(luò)頻譜效率的提升。然而特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的

2、干擾關(guān)系，使得異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的干擾管理面臨著巨大的挑戰(zhàn)。干擾對(duì)齊作為一種先進(jìn)的干擾處理技術(shù)，可以有效解決無線網(wǎng)絡(luò)的干擾問題，提升網(wǎng)絡(luò)的自由度。然而網(wǎng)絡(luò)中干擾的復(fù)雜性，使得異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中干擾對(duì)齊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用相比于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有更大的挑戰(zhàn)。因此，本文針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的干擾對(duì)齊技術(shù)進(jìn)行了研究，通過利用網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性及部分連通性，提出了一種新的干擾對(duì)齊方案;并針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中微蜂窩大量隨機(jī)布設(shè)的特點(diǎn)，通過將干擾對(duì)齊與干擾避免以及干擾消除技術(shù)相結(jié)合提出了聯(lián)合干

3、擾管理方案，以增強(qiáng)干擾管理效果。本文的主要研究?jī)?nèi)容簡(jiǎn)述如下:
　　1.提出了一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下行干擾對(duì)齊方案，有效緩解了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的下行干擾，提升了網(wǎng)絡(luò)自由度。通過利用網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性（即不同基站在發(fā)送功率、天線數(shù)目等方面的差異）及部分連通性（即距離較遠(yuǎn)微蜂窩之間的弱干擾特點(diǎn)），設(shè)計(jì)了一種兩階段干擾對(duì)齊方案。第一階段根據(jù)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性設(shè)計(jì)了宏蜂窩與一組全連通微蜂窩的干擾對(duì)齊方案，第二階段設(shè)計(jì)了一組部分連通微蜂窩的干擾對(duì)齊方案使得其可以與第一階段

4、中的網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳輸，有效提升了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的自由度。由于層間干擾的存在使得宏基站服務(wù)的用戶數(shù)對(duì)系統(tǒng)總自由度有很大的影響（增加宏基站服務(wù)的用戶可以提高宏蜂窩的自由度，但是會(huì)從更多的維度上對(duì)微小區(qū)鏈路造成干擾）。所以，根據(jù)所提出的兩階段干擾對(duì)齊方案，深入分析了宏基站服務(wù)用戶數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)總體自由度的影響，推導(dǎo)出了宏基站服務(wù)單用戶比服務(wù)多用戶可獲得更多自由度的條件;并基于此條件設(shè)計(jì)了一種可確定應(yīng)服務(wù)宏用戶最優(yōu)數(shù)目的低復(fù)雜度算法。仿真結(jié)果表明，所提出的兩階

5、段干擾對(duì)齊方案可以有效提升異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的自由度。
　　2.提出了一種基于干擾對(duì)齊和干擾避免的聯(lián)合干擾管理方案，解決了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中微蜂窩隨機(jī)布設(shè)所導(dǎo)致的復(fù)雜干擾問題。針對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中微蜂窩布設(shè)的隨機(jī)性，以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)干擾對(duì)齊的不可行性（基站和用戶配備天線數(shù)目有限，受限于干擾對(duì)齊的可行性條件，無法使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到干擾對(duì)齊），提出了一種基于干擾對(duì)齊和干擾避免的聯(lián)合干擾管理方案。該方案根據(jù)兩階段干擾對(duì)齊的可行性條件，提出了一種微蜂窩調(diào)度機(jī)制，通過將滿

6、足可行性條件的微蜂窩調(diào)度在同一時(shí)隙傳輸，而將不滿足可行性條件的微蜂窩調(diào)度到不同的時(shí)隙去傳輸以避免干擾。該方案最小化了調(diào)度所有微蜂窩所需要的時(shí)隙數(shù)以保證微蜂窩用戶的公平性，并且在此基礎(chǔ)上最大化微蜂窩的傳輸次數(shù)以有效提升網(wǎng)絡(luò)頻譜利用率。仿真結(jié)果表明，所提出的聯(lián)合干擾管理方案可以有效提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。
　　3.提出了一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上行干擾對(duì)齊與消除方案，有效解決了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的上行干擾問題。針對(duì)微蜂窩隨機(jī)布設(shè)導(dǎo)致最優(yōu)干擾消除順序及干擾對(duì)

7、齊方案難以確定的問題。通過對(duì)用戶、基站和干擾消除建立約束的方式，將最優(yōu)的干擾對(duì)齊與消除方案建模為一個(gè)最優(yōu)化問題。并且通過給出用戶的預(yù)編碼設(shè)計(jì)方法，證明了干擾對(duì)齊與消除方案的可行性。仿真結(jié)果表明該方案可以有效提高網(wǎng)絡(luò)中可同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流數(shù)目。另外，針對(duì)干擾對(duì)齊會(huì)導(dǎo)致較大網(wǎng)絡(luò)反饋開銷的問題，提出了一種機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊與消除方案。該方案通過利用多用戶分集增益，調(diào)度最能將信號(hào)對(duì)齊到其它基站干擾空間的用戶進(jìn)行服務(wù)，有效降低了網(wǎng)絡(luò)的反饋開銷。在用戶調(diào)度