《大規模MIMO異構網路的干擾管理方案研究》是依託西北大學，由牛進平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大規模MIMO異構網路的干擾管理方案研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：牛進平
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大規模MIMO和密集組網技術是5G移動通信發展的兩個關鍵技術，二者結合組成的大規模MIMO異構網路可以大大地提升系統的頻譜效率。但是，大規模MIMO宏小區和密集組網引入的微小區之間存在干擾，是限制系統性能的主要因素之一。針對此問題，本申請擬對大規模MIMO異構網路的干擾管理方案做深入研究，具體包括：第一，根據用戶在小區中的分布會影響系統干擾的問題，提出基於用戶分類的干擾避免方案；第二，結合大規模MIMO具有較高空域自由度的特點，提出基於空域自由度利用和多用戶資源分配的干擾協調方案；第三，通過小區間的協作，提出基於協作的干擾利用方案，合理地利用干擾。通過以上研究，有效地管理大規模MIMO異構網路中的干擾，提高網路容量，促進系統的實際套用。
結題摘要
大規模MIMO異構網路可以有效地提升通信系統的頻譜效率，是新一代無線通信的關鍵技術。但是，小區間干擾是限制系統性能的主要因素之一。因此，本項目主要圍繞大規模MIMO異構網路中的干擾管理方案展開研究，具體包括： 1）分析了同頻回程容量限制下，大規模MIMO異構網路的性能。在系統性能分析中，首先根據用戶的分布情況，基於統計機率分布理論，分析了在同頻回程容量限制下用戶的可達數據率。然後基於該可達數據率分析得出了聯合3D波束賦形可以進一步提升異構網路的性能。 2）提出了一種聯合3D波束賦形和資源管理方案。該方案首先根據大規模MIMO異構網路中宏小區、微小區用戶的分布情況，分析了宏小區用戶、微小區用戶以及微小區基站的可達數據率，然後基於該可達數據率，以最大化系統吞吐量為目標，建立了聯合最佳化問題。為了有效地求解聯合最佳化問題，該方案首先將目標問題進行了等價轉化，然後提出一種低複雜度的聯合3D波束賦形和資源分配方案。所提出的方法通過資源分配策略對干擾進行了有效的管理並進一步利用了垂直維度空域自由度，因此有效地提升了系統性能。 3）提出了一種聯合3D波束賦形和功率分配方案。該方案以最大化系統吞吐量為最佳化目標，考慮垂直空域自由度和功率因素限制，提出首先尋找最優天線下傾角來最佳化3D波束賦形，使得系統獲得垂直維度的空域自由度；然後基於拉格朗日乘子法疊代最佳化系統功率。由於綜合考慮了3D波束賦形增益和功率分配，所提方法有效地提升了系統性能。 4）提出了一種受異構網路回程容量限定的資源分配方案。為了降低小區間干擾，異構網路利用小區間協作方案，宏小區和微小區間採用逆時分雙工方法。該方案兼顧用戶的公平性，以最大化所有用戶的對數吞吐量之和為最佳化目標，並考慮宏小區、微小區用戶資源分配率、天線下傾角、回程容量限制等因素來建模問題。由於綜合考慮了多個因素的限制且存在耦合項，目標最佳化問題是非線性非凸最佳化問題。為了有效地求解問題，本方案中基於原始問題分解算法，將問題進一步分解成易於求解的子問題，通過疊代方法來求解。仿真結果表明，所提出的方法可以同時提升小區邊緣和小區平均性能。 上述研究可有效提升系統性能，為系統的進一步套用提供理論指導。
