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超密集网络导频复用干扰避免策略.docx
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超密集网络导频复用干扰避免策略.docx
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1 引言
随着智能终端数和通信业务的爆发式增长,小区分裂不断叠加,无线基站
越来越密集且呈现大规模交叠覆盖趋势。未来移动通信网络将进一步向基站小
型化与小区密集化方向发展。超密集网络()应运而
生,被认为是 移动通信系统的关键技术之一
。然而, 中小基站密集部
署会造成很大的干扰,其中导频复用产生的干扰将严重影响信道估计的准确性 ,
极端情况下甚至使信道估计难以完成
。如何有效抑制或避免导频复用产生的
干扰是超密集网络亟待解决的问题。
针对无线通信的导频干扰问题(导频污染),现有研究主要可分为导频设
计方案、导频分配方案、信道估计方案和预编码方案。文献
提出了一种单小
区半正交导频设计方案,利用大规模多输入多输出(
)系统信道正交性及串行干扰抵消的信道估计方法,减轻导频干扰的影响,
但并没有对传输过程和信道估计的均方误差进行分析。另外,该方案所得的当
前信道估计准确性对后续相干时间影响较大。文献!
研究了双工系统中的导频
干扰问题,并提出了一种基于上下行功率控制的同信道干扰消除策略以减少非
完美信道估计产生的误差,但并未对多用户的导频干扰提出有效解决方案。文
献"
利用信道的二阶统计特性以降低导频干扰影响,并对噪声有一定的抑制作
用,但获取二阶统计特性计算复杂度很高,因此在实际系统应用中很难实现。
文献#
$
采用预编码技术,主要思想是将所有移动用户按顺序进行编码,在第
一 个 移 动 用 户 完 成 编 码 后 , 第 二 个 移 动 用 户 利 用 已 知 的 信 道 状 态 信 息
(%&'())消除第一个移动用户的干扰,依次类推,完
成所有移动用户的预编码。但是该方法需要小区内所有移动用户数据进行联合
编码,导致计算复杂度很高。文献 *
研究了一个多小区多用户 系统的
导频干扰问题,提出了一种联合导频和传输数据的迭代半盲信道估计算法。文
献
研 究 了 存 在 多 普 勒 频 移 的 多 径 信 道 场 景 下 正 交 时 频 空 间
(+,&(-).'/ ' )系统中导频和数据的干扰问题,
并提出了一种基于时延多普勒平面的导频设计方案,以降低导频和数据的干扰 。
上述研究均未考虑导频复用的干扰问题。文献
针对大容量 的导频干
扰问题,提出了基于空间稀疏度的导频干扰消除方法,该方法能有效提高低信
噪比区的信道估计性能,但只适用于白噪声的消除。文献
针对大容量
同一导频的复用干扰问题,提出了一种基于位置辅助的干扰抑制算法,该算法
能利用终端和基站的位置辅助信息构建目标角度区域,并提出一种导频协调方
法抑制干扰,但该算法需要终端和基站的位置信息,并且该算法仅适用天线数
量较少的场景。
现有研究大多关注传统无线网络的导频干扰且方法多为干扰抑制和导频序
列设计,较少关注超密集网络中导频复用产生的干扰问题。超密集网络需要大
量正交导频进行用户设备(0. )和射频拉远头(112
()天线间的信道估计。然而,受限于正交导频数量,超密集网络场景
只能采用导频复用 方式 满足信 道估 计的 导频需 求。 由于 112 的高密度部署,
0 簇间存在大规模交叠特性,导频复用将产生同一导频的复用干扰,影响信道
估计的准确性
。这种导频复用干扰问题将随着 112的密集化部署进一步加
剧。如何有效抑制或避免导频复用产生的干扰是超密集网络亟待解决的关键问
题。目前,尚未针对超密集网络的导频复用干扰问题提出有效的解决方案。
针对超密集网络导频干扰问题,本文建立了超密集网络子载波的干扰模型 ,
推导子载波的干扰概率,并采用压缩感知理论建立了超密集网络非均匀导频位
置优化模型,提出了超密集网络导频复用干扰避免策略。与传统信道估计算法
相比,所提策略增加了导频复用干扰避免策略的信道估计,能有效避免导频复
用产生的干扰,保证信道估计的准确性。
2 超密集网络模型
本 文 研 究 的 场 景 为 基 于 云 计 算 的 无 线 接 入 网 络 ( %13'
'')
!
"
结构的 场景,如图
所示。场景包括 个 112、
个 0 和基带处理单元(4455)池。其中,112 作为 0 的接入
点仅负责数据的发送和接收,每个 112 包含 个天线,每个 0 为单天线;
44集中部署在 44池内,利用云计算和虚拟化技术承担传统基站的信号处
理任务,如信道估计、波束成形计算、资源管理和小区管理等。 44和 112
之间采用高速低时延的回程链路连接。这种结构能较好地支持联合资源调度、
协同多点(%6' )传输等高复杂信号处理技术,
同时实现低成本的 112 高密度部署。为简化场景,图 场景采用以 0为中心
的簇结构,每个 0簇范围内包含多个 112,每个 112 可服务多个 0,每个
0 只接入一个 112。由于 112 具有多个天线且数量较多,该超密集网络场景
需要大量正交导频进行 0 和 112 天线间的信道估计,受限于正交导频数量,
该类场景只能采用导频复用方式满足信道估计的导频需求。若该系统为频分双
工(,).'/7 8 )系统,则下行信道估计共需要 组正
交导频,分别分配给不同天线进行信道估计的导频信息发送。设正交导频共有 '
组,当 9' 时,由于正交导频组数量有限,无法满足系统信道估计所需导频数,
则需要进行导频复用。导频复用次数为
图 1
图 1C-RAN 结构的 UDN 场景
q=[kmc] (1).:';;<=
其中,8表示大于 8 的最小整数。为避免同一导频序列复用产生的干扰,
本文建立了超密集网络子载波干扰模型,并提出了基于导频位置优化的超密集
网络导频复用干扰避免策略。
3 超密集网络子载波干扰模型
单个子载波的干扰占用如图
>所示,其中阴影部分表示存在干扰,空白部
分表示不存在干扰。
图 2
图 2单个信道的干扰占用示意
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