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近年来,移动通信的数据量与设备数量都呈现爆炸式增长。为了满足日益增长的无线通信需求,学术界和标准化组织已经提出了多种前沿技术来提高数据传输速率,提升网络容量,例如:密集异构无线网络,大规模天线系统,认知微小区等。配置大规模天线的宏小区和密集微小区混合部署的异构无线网络是满足未来移动通信需求的主要技术手段之一。宏小区可提供大范围或移动用户的无线通信服务。微小区可以为局部热点区域提供高速的数据传输。而且,密集部署的微小区可以在不同空间上复用相同的频谱资源,这将大大提升异构无线网络单位面积的频谱效率。然而,由于宏小区与微小区使用相同的频谱资源,宏小区与微小区之间的跨层干扰,微小区与微小区之间的同层干扰,是制约密集异构无线网络部署的主要瓶颈。在传统异构无线网络中,可以使用小区间干扰协调(Inter-cell Interference Coordination,ICIC),增强型小区间干扰协调(enhanced Inter-cell Interference Coordination,eICIC),进一步增强型小区间干扰协调(Further enhanced Inter-cell Interference Coordination,FeICIC)和认知无线电(Cognitive Radio,CR)等技术来避免小区间的干扰。然而,随着大规模天线系统在宏基站上的应用以及微小区的密集化部署,使得异构无线网络中的干扰场景出现了新的变化。首先,配置大规模天线的宏基站能够通过波束赋形的方式将发射信号的能量集中于期望的用户,其对微小区的跨层干扰主要集中于被调度宏用户的周围区域。其次,随着微小区密度的不断增加,每个宏用户会受到来自多个微基站的干扰,微基站对宏用户的跨层干扰成为制约网络整体性能的重要影响因素。第三,网络密度的不断增加使微小区之间出现大量的交叉覆盖,这将进一步加剧微小区之间的同层干扰,该干扰在微小区边缘扩展的情况下尤为严重。鉴于此,本文从三个方面研究了异构无线网络的干扰抑制技术。(1)为了避免微小区对宏用户的强干扰,本文假设微基站具有认知功能,其能够侦测宏小区信道的占用情况并伺机接入。这样,就会在被调度的宏用户周围形成干扰限制域(Exclusion Zone,EZ),干扰限制域中的微基站集合称之为干扰微基站簇。尽管干扰限制域能够保证宏用户免受来自微基站的强干扰,但是牺牲了干扰限制域中微小区的性能。因此,每个干扰限制域中的宏用户与微小区之间就存在性能折中。基于此,本文提出了基于干扰限制域的两层网络性能折中的多用户调度方法。该方法在设计宏小区的多用户调度方案时,不仅考虑调度宏用户为宏小区带来的性能增益,同时也考虑由于调度宏用户所引发的干扰限制域中微小区的性能损失。本文将宏小区的多用户调度方法建模成网络加权和速率最大化问题。由于不同干扰限制域之间可能存在相交的微基站,使建模的优化问题的优化变量之间相互耦合。因此,本文设计了干扰微基站簇分割技术,将原问题分解为若干基于单个干扰限制域的子问题。最后,通过对每个子问题的求解,设计了贪婪迭代算法求出宏小区的调度多用户集合。仿真结果显示,本文所提的方法能够在避免跨层干扰的前提下提升异构无线网络的性能。(2)在密集异构无线网络中,合理设计微小区的用户调度、发射预编码或功率分配方案,不仅能够优化网络性能,而且能够在一定程度上规避跨层干扰和同层干扰。然而,同时设计网络中所有微小区的上述参数非常困难。本文提出了基于微小区用户调度、发射预编码和功率分配联合设计的干扰管理方法,该方法在设计微小区的用户调度、发射预编码和功率分配方案时,不仅能够约束微基站对宏用户的最大跨层干扰,而且能够通过干扰代价矩阵在一定程度上避免微小区之间的同层干扰,从而优化网络的整体性能。本文将上述三个参数的设计方法建模成多变量的最优化问题。然而,该问题由于两个原因而难以求解:1)它同时包含离散变量和连续变量;2)它是一个全局优化问题,即优化目标是全体微小区对应的参数,在微小区密集部署时难以求解。因此,本文首先设计了一个辅助变量(本文称之为发射参数)来同时表征用户调度、发射预编码和功率分配方案,从而将多变量优化问题等效为单变量优化问题。然后,通过使用干扰代价矩阵将等效后的全局优化问题分解为每个微小区求解自身发射参数的可解子问题,并明确了每个微小区设计发射参数时需要与周围哪些基站交互何种信息。仿真结果表明,本方案性能优于传统单小区线性编码与非线性编码方案。而且,在密集网络中能够在少量协调信息的条件下获得接近协同多点传输(Coordinated Multiple Points,CoMP)的性能。(3)异构无线网络中的干扰协调技术是抑制微小区与宏小区之间跨层干扰的重要手段。凭借大规模天线宏基站出色的空间特性,本文将eICIC的资源管理维度从时域扩展到空间域,将eICIC的使用范围约束在干扰限制域中,提出了基于干扰限制域辅助的小区间干扰协调(Exclusion Zone assisted enhanced Inter-cell Interference Coordination,EZ-eICIC)技术,该技术能够为每个干扰限制域配置不同类型的子帧。同时,本文还设计了EZ-eICIC的配置方法。区别于当前eICIC机制在时域资源的配置方法,该方法从空间维度为每个干扰限制域配置独立的子帧类型。随后,干扰限制域的子帧配置问题被建模为一个最优化问题。通过对该问题的求解,本文推导出任意独立干扰限制域中子帧配置的准则。最后,依据该配置准则设计了一种迭代算法,来求解网络中每个干扰限制域的子帧配置结果。仿真结果显示,本文设计的EZ-eICIC方法在密集异构网络的性能明显优于当前的e ICIC方案和FeICIC方案。