利用长时信道信息的密集分布式无线网络资源调度技术研究

Massive distributed wireless network (MDWN) densely spreads out large numbers of remote access units (RAUs) over a given coverage area. This approach further reduces the access distance between users and RAUs, resulting in lower propagation losses and higher spatial reuse, therefore effectively improves the spectrum efficiency and power efficiency. MDWN technique is now considered as a key part of future energy-efficient green broadband mobile communication system. With capacity-limited backhaul, it is very challenging to mitigate inter-RAU interference and pilot contamination for MDWN. Therefore, it is important to investigate low complexity and robust interference management techniques for MDWN. In this project, we plan to focus on resource scheduling techniques for MDWN using long-term channel information. To deal with the issues about inter-RAU interference and pilot contamination according to maximum capacity criteria, respectively from the perspectives of antenna resource, user resource and pilot resource, we investigate long-term channel state information aided RAU selection and user scheduling algorithms, pilot reuse algorithms, multi-cell coordinated scheduling algorithms. The proposed algorithms form essential components in building up a highly efficient massive distributed wireless communication system.

密集分布式无线网络通过密集布设远程接入单元可以进一步缩短用户和天线间的接入距离，从而获得低传播损耗和高空间复用的优势，提高系统频谱效率和功率效率，是构建未来高效能绿色宽带移动通信系统关键技术之一。 在回程链路容量受限条件下，抑制密集分布式无线网络中RAU间干扰以及导频污染是极具挑战的，有必要深入研究适合密集分布式无线网络低复杂度、鲁棒的干扰管理技术。本项目拟开展利用长时信道信息的密集分布式无线网络资源调度技术研究，在密集分布式无线网络容量最大化准则下着力解决RAU间干扰以及导频污染等问题，从RAU资源、用户资源以及导频资源等方面，探寻利用长时信道信息的RAU选择与用户调度算法，设计利用长时信道信息的导频调度算法，发展利用长时信道信息的多小区协同调度算法，为构建高效能的密集分布式无线通信系统打下基础。

本项目开展面向5G的密集分布式无线通信系统资源调度算法研究，围绕如何降低干扰以提高密集分布式无线网络容量和能效的科学问题，针对密集分布式无线通信系统回程链路容量受限的特点，着力解决密集布设的RAU间干扰以及导频污染干扰等问题。首先，在传统静态分簇场景下，提出了一种两阶段贪婪用户调度算法，抑制簇间干扰，提高系统的频谱效率。其次，利用长时信道状态信息进行分簇，减轻了回程链路的负担；且考虑了远程天线单元间的双向选择，克服了传统算法只考虑单向选择导致的系统性能受限的问题，并采用贪婪算法进行协作簇的合并，降低了计算复杂度。然后，考虑导频资源受限的密集分布式无线网络，采用基于导频复用的最小均方误差估计进行信道估计，推导出各种导频复用因子下采用最大比合并接收的上行可达速率表达式。由于严重的导频污染，会制约密集分布式无线网络的上行净可达和速率。为了最大化上行可达和速率，提出利用大尺度衰落信道信息的贪婪导频调度算法减少导频污染，在此基础上，提出低复杂度半动态导频调度算法确定最佳导频复用因子。最后，为使整个下行密集分布式无线网络的功耗最小，提出一种网络功耗优化方法，用半正定松弛方法将初始功耗最小问题转化成凸问题，再用凸优化工具箱求出功耗的最优解，发现每个接入点工作的天线数和被服务的用户数之间存在1:1的数量关系，可使功耗最小。因此利用该特点，在功耗优化之前先进行天线选择，从而进一步减少功耗。