基于瞬时中继的多小区干扰对齐技术研究

With the standardization and the gradual commercial of 4G wireless communications, multi-cell interference,as a key constraint, gets more attention to further enhance the overall system capacity. Interference alignment technique is agreed as an important way to solve the multi-cell interference effectively. However, the limitations of high signal-to-noise ratio need by the interference alignment technology, and the design of practical transceiver algorithm，both become the key problems in the multi-cell interference network. The relevant study is just getting started. Our team use the method of instantaneous relay to enhance the cell edge coverage and improve signal-to-noise ratio. We research instantaneous relay-based multi-cell joint interference alignment, by exploring the theoretical capacity of the system boundaries, designing an efficient transceiver algorithms,and getting evaluation and verification through a combination of simulation and test platform. The results of this research will help to promote the innovation of the next generation of wireless communication network architecture, to improve the efficiency of system resources, and to enhance the system capacity and spectrum efficiency.

随着4G无线通信的标准化和逐步商用，多小区干扰作为系统整体容量进一步提升的关键制约因素日益受到关注。干扰对齐技术被一致认为是有效解决多小区干扰的重要途径。然而，干扰对齐技术所需要的高信噪比限制以及可实用化的收发算法设计成为其在多小区干扰网络中亟待解决的关键问题，目前对该问题的研究刚刚起步。本课题采用瞬时中继的思想，利用瞬时多天线中继进行小区边缘覆盖，增强信噪比，研究基于瞬时中继的多小区联合干扰对齐，探索系统的理论容量界限，进而设计高效的收发算法，并通过仿真与试验平台相结合的方式进行评估与验证。本课题研究成果将有利于推动下一代无线通信网络架构的革新，提高系统资源效率，提升系统容量和频谱利用率。

针对多小区干扰这一关键问题，本项目从干扰对齐与中和的角度，研究基于瞬时中继的多小区干扰对齐抑制策略，通过信息空间及干扰空间的有效利用分配，形成多点传输下干扰对齐中和等方法计算确定干扰信道下的容量近似，在此基础上进行可达自由度、中断概率性能以及设备通信的资源复用策略研究，为干扰抑制技术提供一个新的解决途径。研究内容包括：1）基于干扰对齐的瞬时中继干扰信道可达自由度理论分析；2）基于干扰对齐的多小区中继干扰信道编译码方案设计研究；3）基于干扰对齐的设备通信资源分配和干扰抑制策略研究。.针对以上研究内容，针对多小区干扰网络，本项目提出有效的干扰对齐中和技术，刻画了瞬时中继信道的可达自由度界，分析了瞬时性不理想时全双工中继系统的中断性能分析。研究了信道信息反馈对干扰对齐技术的性能影响，并以此提出了一种信道信息反馈策略。进一步结合多小区协作传输，提出基于干扰对齐的对齐中和编译码矩阵设计方案，减小非目标用户间的干扰，提高系统频谱效率和小区整体容量，并将方案应用于设备通信的场景，为蜂窝辅助设备通信这一未来重要移动通信应用场景提供一种解决方案。 .基于上述创新成果，项目组在IEEE Comm. Letters、IEEE Signal processing Letters、Eurasip journal of wireless communications and networks等国内外高水平学术期刊上发表SCI检索论文5篇。项目组在IEEE WCNC、IEEE VTC、IEEE WPMC等重要的国际学术会议上发表EI检索论文12篇。此外，项目组基于创新成果已申请发明专利5项。.在本项目的支持下，项目负责人于2016年晋升为博导。项目组共开展国际学术交流与访问7次，其中举办国际学术会议1次。.综上所述，本项目已按照预定计划开展，并实现了研究目标。取得了一系列创新成果，通过广泛的国际学术交流提升了影响力，培养了一批高水平人才。