LTE-A移動通信網路小區間干擾抑制技術的研究

《LTE-A移動通信網路小區間干擾抑制技術的研究》是依託上海交通大學，由何晨擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：LTE-A移動通信網路小區間干擾抑制技術的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何晨
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

為實現高速率及高頻譜利用率，新一代移動通信網的候選標準LTE-A採用了頻譜利用率接近於1的傳輸方式，小區間干擾抑制技術是LTE-A的一個關鍵技術。目前已有的小區間干擾抑制的研究方法在非理想信道條件下以及低複雜度和可實現性方面還存在諸多問題需要解決。另一方面， LTE-A引入中繼技術後在改善覆蓋的同時也增加了干擾源的數目，使小區間干擾抑制的問題變得更加複雜。為此，我們將圍繞非理想信道條件下小區間干擾建模與多基站協作聯合處理算法、基於公平性原則的分散式線性發射機/接收機設計方法、魯棒的多天線網路編碼機制以及跨頻段的載波聚合無線資源管理策略幾個關鍵問題開展研究。這些問題並不能通過現有的小區間干擾抑制技術的簡單擴展和延伸來解決，而是需要在很好地掌握隨機過程、矩陣理論、網路資訊理論、凸最佳化理論等工具的基礎上，通過深入的分析和研究，提出一些新的理論與方法，本課題研究具有很強的探索性。

結題摘要

本課題根據下一代無線通信系統對高傳輸速率、高頻譜利用率的要求，針對非理想信道條件的特點，在對多小區間干擾的特點進行分析和建模的基礎上，通過CSI非理想因素建模、魯棒的預編碼理論、博弈論以及低複雜度的分散式信號處理等新的信號處理技術，探討可有效降低多小區間干擾的理論與方法，改善小區邊緣用戶的服務質量，均衡地提高系統的吞吐量。 在CSI非理想因素建模的研究中，針對TDD系統，提出了一種基於TDD蜂窩網路發射端信道狀態信息的誤差建模方法。建模過程中考慮了以下因素：導頻發射周期引起的延遲，導頻信道中的噪聲以及導頻信道中的相鄰小區干擾。建模中針對不同的導頻同步情況以及信道傳播環境，分別給出了CSIT誤差表達式。 在最大化多小區下行加權和速率的單調最佳化方法方面，提出了一種最大化多小區下行加權和速率的單調最佳化方法，將加權和速率最佳化問題看作可達容量域上的單調最佳化問題，採用判斷搜尋、順序分割以及頂點重置等步驟設計單調最佳化算法。該方法能有效減少可行問題求解次數，降低計算複雜度，提高收斂速度。 在TDD系統魯棒性波束成型算法方面，考慮了TDD系統特徵、包括信道估計誤差和延時誤差的非理想信道模型，提出了一種基於博弈論的魯棒性波束成型算法，滿足了降低系統開銷和抑制非理想信道對性能的影響兩點需求。算法規定基站之間不進行任何信息互動，各個基站只進行本地的最佳化，j減少系統開銷。同時，為了彌補博弈論算法不能達到Pareto最優的不足，進一步降低系統開銷，提出了一種更高性能的閉式波束成型算法。該算法無需疊代過程，進一步降低了系統開銷。 在分散式預編碼算法方面，本課題分別針對非理想信道兩種誤差模型給出魯棒的收發機設計算法，選取最大的數據流MSE為最佳化目標，保證數據流之間的公平性，提高系統的BER性能。當信道誤差服從統計分布時，最佳化目標選為最大的平均數據流MSE，固定傳送矩陣時，接收矩陣可以得到閉式解，而固定接收矩陣時，傳送矩陣的最佳化分別採用SOCP的集中式算法以及拉格朗日對偶的分散式算法。當信道誤差滿足範數有界時，通過逐次最佳化傳送矩陣或接收矩陣都構造為求解SDP或者SOCP問題。 通過4年的研究，本課題組在包括IEEE TWC、IEEE TC等國際國內刊物以及IEEE ICC、GLOBECOM等國際會議上一共發表了48篇學術論文。申請12件發明專利，其中4件已授權。同時，培養了5名博士和6名碩士。