异构蜂窝网络干扰消除技术研究

摘要

随着无线通信的迅速发展，在蜂窝移动通信中，大约有一半的电话业务和70％的数据业务均在室内发生。然而，大多数的家庭和企业都面临室内信号覆盖差的问题。因此，传统的蜂窝组网方式已经不再适用于当今高速通信业务的需求。Femtocell的出现有效地弥补了Macrocell在室内覆盖的不足，可以为用户提供高质量的通信业务，但是Femtocell的引入对现有的Macrocell造成了严重的干扰。因此，如何抑制和消除这些干扰对提高通信系统性能具有重要的意义。
　　本文针对由Macrocell和Femtocell构成的两层异构网络中的干扰问题，利用干扰对齐(Interference Alignment, IA)的思想使干扰信号对齐到同一低维子空间，然后通过迫零矩阵就可以消除其对期望信号的干扰。
　　在Femtocell网络密集部署的情况下，由于IA的可行性条件很难满足，闭式解求解难以实现。针对这些问题，考虑到Femtocell网络节点间的距离与其干扰强度直接相关，文中提出一种基于 Femtocell网络分簇的分布式干扰对齐(Distribute Interference Alignment, DIA)算法。所提算法以图论中的边权值机制为基础，以边权值最大化为准则对Femtocell网络进行分簇。同时，针对某一确定的簇，选出对该簇产生干扰最强的宏用户并将其与该簇结合构成一个整体，最后利用DIA技术对每一个这样的整体进行跨层干扰消除。所提算法在保证Femtocell网络系统性能的同时，有效满足了密集部署情况下的可行性条件要求，降低了系统的实施复杂度。仿真结果表明，所提算法具有较好的信道容量性能，适用于实际的两层异构网络。
　　由于在传统求解预编码矩阵和干扰抑制矩阵的方法中，需要通过大量的迭代计算，而且忽略了每一个基站分别到目标用户的最佳子信道矩阵的选择。针对这些问题，文中提出了一种在异构网络中基于特征子信道下预编码矩阵和干扰抑制矩阵的部分 IA联合优化方案。该方案通过选择最好的特征子信道来传输信号，并通过设定边界值对来自 FBS的干扰信道进行选择利用 IA。所提算法不需要通过迭代就可以计算出预编码矩阵和干扰抑制矩阵，使整个系统的复杂度降低。仿真结果表明，相比传统的方案所提方案在系统容量上有明显的提升。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究现状和发展趋势

1.3 课题研究内容与安排

第2章 Femtocell的关键技术和干扰分析

2.1 Femtocell的概念

2.2 Femtocell的关键技术

2.3 Femtocell网络中存在的干扰

2.4 本章小结

第3章 干扰对齐技术及异构网络的规划

3.1 引言

3.2 干扰对齐技术

3.3 异构网络的规划

3.4 本章小结

第4章 两层异构网络中基于分簇DIA的干扰消除算法

4.1 引言

4.2 系统模型

4.3 异构网络中基于分簇DIA的干扰消除

4.4 仿真结果及分析

4.5 本章小结

第5章 异构网络下基于特征子信道的部分干扰对齐联合优化

5.1 引言

5.2 系统模型

5.3 异构网络中基于特征子信道的部分干扰对齐联合优化

5.4 仿真结果及分析

5.5 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢