基于资源分配的无线网络干扰管理研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiaozhixuan
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随着各种智能终端的全面普及以及社会信息化的不断发展,人们对于无线通信网络的需求不断增长,各式各样的应用场景层出不穷。为了应对终端的海量连接以及数据流量的爆炸增长,密集异构无线网络作为第五代移动通信的关键技术得到了国内外学者的广泛关注。密集异构无线网络通过在空间上密集地部署大量覆盖范围不同的基站,缩短了用户与基站间的距离,大幅度提高了频谱效率和系统容量。然而,网络中可用的子信道资源相对于需求是极其有限的,无法为网络中所有用户分配以正交的子信道,采用频谱复用将为密集异构网络带来严重的干扰问题,极大地限制了系统性能的提升。因此,密集异构无线网络中的干扰管理问题变得尤为重要。干扰对齐(Interference Alignment,IA)作为一种高效的干扰管理技术,通过设计各发射端的预编码矩阵和接收端的解码矩阵,将每个接收端收到的干扰信号尽可能地压缩到维度较低的子空间,使未被干扰占用的子空间保留较高的维度,以供有用信号传输。干扰对齐技术可以消除用户之间的干扰,提升自由度(Degree of Freedom,Do F)和频谱利用率。但干扰对齐受到可行性条件的约束,单一使用干扰对齐技术无法完全消除密集网络中的干扰。因此,联合发挥干扰对齐和子信道分配的优势可以进一步提高系统性能。针对密集异构无线网络,为了满足网络中用户差异化的自由度需求和子信道需求,本论文提出了一种联合干扰对齐与子信道资源分配策略,对网络中的干扰进行消除。本论文以最大化网络中的满意用户数为目标,将密集异构无线网络中联合干扰对齐与子信道资源分配问题建模为最优化问题。对于入选的干扰对齐组合中的用户而言,使用干扰对齐技术消除来自组合内部的干扰,对于其它用户,则通过分配正交子信道的方式消除其受到的干扰。由于原始优化问题是NP-hard的,因此,本论文提出了一个基于图论的低复杂度启发式算法。首先构造冲突图,用以表示网络中用户的干扰关系以及各用户差异化的自由度和子信道资源需求。其次,构建转化冲突图,用以刻画在可行干扰对齐组合中使用干扰对齐技术之后,对网络干扰分布以及用户的自由度和子信道资源需求的影响。然后,基于构建的冲突图和转化冲突图,提出了一种可行干扰对齐组合的选取方法以及子信道分配算法。最后,仿真结果表明,本论文所提的联合干扰对齐与子信道分配策略的用户满意率高于仅使用子信道分配的策略。
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