大規模天線環境下協作復用傳輸與干擾控制技術

《大規模天線環境下協作復用傳輸與干擾控制技術》是依託東南大學，由許威擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大規模天線環境下協作復用傳輸與干擾控制技術
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許威
• 依託單位：東南大學

中文摘要

大規模天線技術具有極大提升系統容量、提高頻譜和功率效率的優點，已被公認為未來移動通信系統中的關鍵支撐技術之一。在該技術環境下，隨著天線數目極大增加，面向新一代移動通信網路的協作通信和干擾抑制面臨著新的挑戰。本項目考慮大規模天線技術與協作通信網路的融合，立足於探索有限維度大規模天線陣列下協作通信系統的信道容量，分析陣列天線數目、協作傳輸方式等對系統性能的影響，揭示不同協作方式下的可達傳輸速率。然後針對實際套用場景中導頻干擾和硬體非匹配等非理想因素，提出低開銷的大規模天線協作傳輸魯棒性設計方法。進一步考慮大規模天線環境下的中繼協作、同構協作及密集覆蓋異構網路，利用高空間維度聯合最佳化網路資源分配，抑制網路干擾，提升系統吞吐量。最後將採用經嚴格校準的系統級仿真平台進行驗證。本項目將為大規模天線環境下的協作傳輸研究提供新的研究思路和理論指導，為新環境下協作傳輸最佳化設計和網路干擾抑制給予技術支撐。

結題摘要

本自然科學基金項目主要圍繞大規模天線環境下協作復用傳輸與干擾控制技術開展研究。課題組面向未來5G移動通信系統，根據項目申請書中擬定的內容分別針對大規模MIMO系統協作傳輸理論性能分析、基於非理想參數的大規模天線協作傳輸最佳化設計、大規模協作網路中資源最佳化配置和干擾抑制三大內容進行了研究，取得了預期的成果。具體而言，課題首先針對大規模MIMO系統中的可達信道容量進行了分析，揭示了系統天線數目、硬體構架中射頻鏈路數目、AD/DA量化器的精度以及用戶調度數目對系統性能的影響；特別對大規模MIMO中繼的射頻鏈路數與天線數的數量關係進行研究，準確給出了射頻鏈路數和天線數的關係，證明了這種數量關係對多用戶干擾消除產生有用的結論並可以降低多用戶和中繼的發射功率。其次，針對採用低精度AD/DA的大規模MIMO系統，我們通過貝塞爾函式和歐拉常數的定義和性質，論證信道矩陣列向量間的近似正交性。在此基礎上，我們推導可達速率的一個緊緻下界，並分析天線數、用戶數、ADC精度以及信噪比等系統參數對速率的影響。最後，針對未來異構協作網路，根據系統不同協作模型，提出了有效的干擾抑制及資源調度方法，同時針對異構網路中用戶接入和功率控制的聯合最佳化問題，我們還提出一種負載均衡的用戶接入方法。相關成果發表高水平學術論文數十篇，獲得多個國際會議的最佳論文獎，提交國際、國內專利申請十餘項，獲得多項國內及國際專利授權。項目開展過程中，培養碩士、博士研究生共17名，其中作為指導教師指導碩士研究生獲得2018年江蘇省優秀碩士學位論文獎。研究成果為5G網路中的大規模MIMO硬體實現提供了參考和建議。