《大規模MIMO蜂窩系統中底層D2D網路跨層干擾管理研究》是依託武漢大學，由鐘梁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蜂窩系統中底層D2D網路跨層干擾管理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鐘梁
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
D2D（Device-to-Device）通信是未來大規模 MIMO蜂窩系統有效、可靠且安全的補充，本項目針對大規模MIMO蜂窩網路與底層D2D通信的干擾管理問題進行研究，主要內容包括：針對大規模 MIMO系統中存在的導頻污染和信道老化問題進行表達並融合為統一的模型，利用加權總體最小二乘算法，得到消除誤差的信道修正算法，作為協作干擾管理的基礎。基於修正，在大規模 MIMO基站端尋求最優的信號子空間估計降低D2D終端計算複雜度，結契約束最最佳化目標，提出混合網路協作預編碼干擾管理策略，減少對現有蜂窩網路協定的改變，實現干擾消除；考慮通信安全約束條件，利用總體均方誤差等方法，通過D2D干擾管理策略的進一步演化，尋求通信安全性和干擾抑制之間的平衡。這些研究將提高D2D網路頻譜利用效率以及干擾管理在未來混合蜂窩系統中的有效性。因此，本項目的研究對D2D網路的理論研究和實際套用具有重要意義。
結題摘要
本項目研究按照計畫執行，並且增加了以下的研究內容：無線異構網路中的用戶負載均衡和資源分配的最最佳化問題的相關研究工作；考慮干擾情況下，在覆蓋蜂窩網路的D2D通信中的編碼快取擊中機率和延時的最最佳化問題。本項目從Massive MIMO的信道估計出發，研究在以D2D通信為底層的未來異構蜂窩網路中的干擾管理、資源分配以及負載均衡問題。主要的研究內容包括：研究Massive MIMO系統信道估計中導頻污染和信達老化的共性特徵，利用變數誤差（Errors In Variables，EIV）模型建立共性特徵模型，利用總體最小二乘算法得到線性預測的方法對信道進行修正。在底層D2D通信異構網路模型中，基於建立的信道特徵模型，利用宏基站主要用戶的自動重複請求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）建立D2D次用戶的多跳干擾管理合作中繼策略，該中繼策略不需要任何主用戶傳送信息的先驗知識，而且次用戶也不需要額外的消耗初始化階段（initialization phase）來獲得主用戶的傳送信息副本，從而保障用戶信息安全。在此基礎上，研究在同頻干擾情況下D2D網路中的延遲最佳化算法，提出了一種延遲感知模式選擇策略，以自適應地選擇多播或D2D通信模式，以減少接收引起的延遲。通過將這些傳輸模式與不同的子檔案大小進行匹配，進一步制定了最小-最大最佳化問題以最小化傳遞延遲。同時，研究在同頻干擾情況下D2D網路中的編碼快取內容放置問題，以在覆蓋蜂窩網路的D2D通信中最大化快取命中率，將內容放置最佳化公式轉化為快取命中率最大化問題，並提出一種啟發式算法來解決。此後，研究在異構網路（HetNet）中的負載平衡問題，本項目研究了在回程受限的HetNet中用戶關聯和資源分配的聯合最佳化，建立了一個基於多領導者多跟從者斯塔克爾伯格模型（multi-leader multi-follower Stackelberg game）的框架，資源分配被公式化為跟隨者博弈，而用戶關聯被建模為領導者博弈。通過引入擁塞因子來反映基站的相對回程擁塞程度，從而在所提出的算法中實現小基站之間的負載平衡。
