《互連蜂窩系統中基於對齊的干擾管理關鍵技術研究》是依託東南大學，由張源擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：互連蜂窩系統中基於對齊的干擾管理關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張源
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以第四代移動通信系統為背景，圍繞如何降低干擾以提高蜂窩系統容量的科學問題，考慮現代蜂窩系統基於互連架構與多載波多天線的基本特徵，針對已有干擾管理方法在性能上的不足，引入資訊理論領域新近提出的干擾對齊思想，探索如何將該思想套用於蜂窩系統中的方法，並深入開展互連蜂窩系統中基於對齊的干擾管理方案研究。具體來說，從能描述互連多載波多天線蜂窩系統中干擾現象的數學模型出發，以矩陣與最佳化理論為主要數學工具，按照從核心向外圍逐步擴展的工作路線，研究設計基於碼書的分散式自適應干擾對齊方案，研究設計相鄰小區基站間接口協定，研究設計基於對齊的完整干擾管理方案，並對設計方案的性能與複雜度進行充分評估。通過上述研究工作，期望可以突破蜂窩系統中由於干擾造成的性能瓶頸，實現蜂窩系統容量的成倍提高，從而從根本上解決蜂窩系統中的干擾問題，並為新一代蜂窩系統設計開闢新思路提供可靠的理論基礎與依據。
結題摘要
本課題圍繞互聯蜂窩系統中的干擾管理與無線資源分配問題開展研究工作，在分散式最大匹配、分散式最大獨立集、多用戶多天線調度等方面取得研究成果，共發表論文14篇，其中SCI檢索論文2篇，EI檢索論文12篇，申請發明專利3項，分別簡介如下。首先，在分散式最大權匹配算法方面，分析了在一般圖中運行信念傳播算法可能有振盪與不確定兩種現象，從而導致其無法收斂或收斂至不正確解。其中，振盪是由於計算過程中可能產生奇圈造成的，而不確定則一定會產生奇圈。基於上述分析，在信念傳播算法基礎上，提出了一種分散式檢測奇圈並進行處理的改進新算法。仿真結果表明，新算法能夠克服已有算法的振盪與不確定現象，能夠收斂至最優解或非常接近於最優解的正確解，具有良好的性能。第二，在分散式最大權獨立集算法方面，將前述最大權匹配分散式算法的思路套用於NP難解的最大權獨立集問題，以基於最大乘信用傳播的分散式算法為框架，利用相鄰節點之間已知的局部拓撲信息，啟發式地提出一種新的相鄰節點間交換訊息的計算方法以及相應的分散式最大權獨立集算法。仿真結果表明，該算法擺脫了已有算法對圖必須是樹或者二部圖的要求，且權和性能接近最優解，性能優於已有的分散式算法。第三，在多天線多用戶調度方面，研究了只根據統計信道信息對下行多用戶多天線系統進行用戶分組調度和統計特徵模式傳輸的方案，根據平均每組和速率最大準則，提出了基於Munkres的用戶分配算法，以及順序疊代分離方法將不適合多用戶傳輸的用戶切換為單用戶傳輸模式。仿真結果表明該方法與傳統的最大最小和窮舉等方法相比，提高了平均每組和速率和加快了用戶分組速度。第四，在多天線多用戶調度方面，還考慮了下行異構高傳送相關性信道的場景，提出了兩種統計信道狀態信息輔助的比例公平調度方案，即基於信噪比的比例公平調度方案，該方案利用統計信道信息決定波束成形矢量和比例公平係數，並且每時隙只反饋瞬時信道質量,不需要反饋其相應的預編碼矩陣索引，只需要很少的反饋開銷和較低的計算複雜度，但性能卻接近於傳統的基於碼本的比例公平調度方案，可以很好的實現系統吞吐量和公平性的折中，然後又在該方案中引入門限機制，通過設定合理門限去限制信道質量差的用戶反饋，並通過利用有序統計和機率統計推導了該方案的近似速率理論解析表達式。上述研究算法將為解決互聯蜂窩系統中的分散式無線資源分配問題起重要作用。
