5G致密异构蜂窝网络性能分析与干扰管控方法研究

Ultra Dense Heterogeneous Network (UDHN) is a promising technique for future 5G mobile communications to increase the systen capacity. However, it is confronted with a big challenge, i.e., serious intercell interference (ICI). Exploiting the ultra dense feature of UDHN and using stochastic geometry, this project will firstly investigate the system performance of UDHN with ICI management and the impact of key parameters will be revealed. Based on this work, advanced interference management schemes will be studied, including adaptive coordinated multipoint transmission (CoMP) exploiting the dynamic and irregular topology of UDHN and load-aware resource scheduling exploiting the unbalanced cell load feature. Using Poisson Point Processes, this project will analyze the basic system performance of CoMP in UDHN with different clustering schemes.The design of CoMP will be optimized with special considerations on the dynamic and irregular topology of UDHN. Furthermore, the unbalanced cell load is concerned and load-aware joint cooperative communication and multi-cell resource allocation is investigated. Through the research of this project, a theoretical framework will be setup for the performance analysis of UDHN. Moreover, the core mechanism of how to design interference management schemes in UDHN will be clarified. These results will provide valuable references for the design and optimization of future 5G systems.

致密异构网络（UDHN:Ultra Dense Heterogenous Network）是提升5G容量的核心技术，但其面临严重的小区间干扰。本项目拟首先研究干扰管控下UDHN的系统性能，基于随机几何理论给出广义衰落信道下，系统的覆盖率、干扰容量和能耗效率，明确系统设计重点；在此基础上，研究高效的干扰管控方法，包括协同通信CoMP和资源管理。由于UDHN具有动态非规则拓扑和小区负载极不均衡的特性，干扰管控在其中的性能与在规则网络中完全不同。本项目将针对UDHN的动态非规则拓扑，研究不同分簇策略下CoMP的性能并进行优化；在资源管理方面，考虑UDHN小区负载不均衡的特性，结合CoMP机制，基于博弈论和图论，研究负载感知的联合CoMP和多小区资源分配。通过上述研究，将面向5G致密异构网络，提出一套全面的系统性能分析理论体系框架，明确其干扰管控的核心机理，为未来5G的设计、优化提供理论指导。

致密网络是提升5G网络容量的关键技术，但其面临异常严重的小区间干扰问题。因此，致密网络的高效干扰管控至关重要。本项目面向致密网络，对干扰管控下的网络性能分析、基于CoMP和资源管理的高效干扰管控技术进行了深入研究，取得了丰富的研究成果。. 首先，在干扰管控下的致密网络性能分析方面，完成了基于CoMP的异构致密网络覆盖率性能分析，及用户密度、移动中继选择对致密网络协作通信能耗效率、覆盖率的影响分析。其次，在基于CoMP的干扰管控技术研究方面，围绕以用户为中心的CoMP协同服务，提出了致密网络中联合CoMP分簇与小区间资源调度，基于CoMP和物理层内容缓存的fronthaul容量需求优化等方法。然后，在基于资源管理的干扰管控技术研究方面，提出了以用户为中心的QoS感知的干扰协调方法，基于缓存的集中式异构致密网络下的最优用户关联技术等。此外，本项目对致密网络下的移动性管理增强技术和通信与计算存储融合的资源管理技术进行了拓展研究。. 围绕上述研究内容，本项目共发表高水平学术论文24篇，其中SCI期刊论文9篇，主要发表在IEEE Transactions on Wireless Communications，IEEE Journal of Selected Areas on Communications等高水平期刊，且其中两篇论文分别获得ISCIT2016、IEEE ICC2018的最佳会议论文奖。此外，本项目共申请国家发明专利5项。.本项目在研究过程中形成了丰富的技术积累，发表了高质量的学术论文，获得了国内外同行的认可。这些都将为高速致密异构蜂窝网络系统的研发提供强有力的理论与技术支撑。