异构云无线接入网中面向无线携能通信的干扰管理技术研究

Focusing on simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) in future heterogeneous cloud radio access network (H-CRAN) with multi-tier and dense picocell/femtocell deployments, this project proposes novel interference management schemes to effectively handle ubiquitous and complicated network interference. The project aims to jointly optimize several core performance and efficiency indicators of the system, such as spectrum efficiency, power transfer performance, implementation complexity and feedback overhead, addressing the demands of future wireless communication systems. The main targets of this project are listed as follows. (1) We propose novel SWIPT oriented hierarchical interference management schemes. By fundamentally improving the existing interference management schemes, our new schemes are tailored to the needs of H-CRANs with new properties and improved performance. (2) We consider the possibilities of limited-cooperation among access points in H-CRANs with SWIPT, and propose novel coordinated OIA to further improve system performance. Accordingly, we study the coordinated optimization and quantization strategies for the reference signal space and transceiver beamforming vectors. (3) We propose SWIPT oriented multi-objective information and energy beamforming schemes. Targeting at network energy efficiency, the beamforming schemes are designed to be robust, secure and efficient and the system transmission performance can be optimized.

本项目面向未来无线携能通信异构云无线接入网中多层、密集组网的场景，研究网络中存在复杂泛在干扰情况下的高效干扰管理技术，以期对网络频谱效率、能量传输性能以及系统实现复杂度和反馈开销等核心性能指标进行统筹优化。研究的主要内容包括：（1）面向无线携能通信的分层干扰管理方案，优化并创新现有的机会干扰对齐方法；（2）面向无线携能通信的基于节点有限协作的干扰管理方案，通过对参考信号空间、收发波束成形向量的码本化设计，实现多场景下网络信息传输和能量传输性能的进一步优化；（3）面向无线携能通信的多目标信息能量波束成形方案，以网络能效优化为设计指标，设计鲁棒、可靠、高效的波束成形方案，实现系统传输的能效优化。

本项目面向未来异构云无线接入网中多层、灵活、密集组网的场景，研究网络中存在复杂泛在干扰情况下基于无线携能通信的干扰管理理论和技术，以期对网络频谱效率、能量效率和系统开销等核心性能指标进行统筹优化，完成的主要研究内容包括以下三个方面。（1）研究了面向无线携能通信的分层干扰管理方案，优化并创新现有的机会干扰对齐方法，设计了对小区内性能有觉知的干扰管理方案，利用参考信号空间指导用户调度策略的设计，实现了干扰对齐启发的机会通信方案，降低了网络中簇内与簇间干扰，有效提升了网络的和速率性能和能量收集性能；（2）研究了面向无线携能通信的基于节点有限协作的干扰管理方案，针对存在中继协作通信、小小区网络、无线传感器网络、物联网以及非正交多址接入的多类异构网络中的干扰处理，提出了基于“干扰利用”思想的传输方案设计，将干扰作为能量来源为系统中的设备充电，拓展了传统通信系统中基于“干扰消除”的解决思路，实现了多场景下网络信息传输和能量传输性能的进一步优化，有效提升了系统传输的有效性和可靠性；（3）研究了面向无线携能通信的协同优化传输方法，考虑系统功率消耗、安全速率、能量效率等多个核心优化指标，通过开展无线资源分配以及传输收发机设计，在保障用户服务质量的前提下，降低了系统时延和回程链路负载，有效提升了系统性能。总体而言，本研究创新了异构网络中多场景下面向无线携能通信的干扰管理和无线传输新方法，相关研究将有望为智能化异构云无线接入网中的无线携能传输及干扰管理提供物理层的全新解决方案。.本项目在执行过程中取得了一些研究成果，超额完成了申请书中的预期目标，总共发表论文16篇，其中SCI检索文章9篇，EI检索文章7篇，申请发明专利3项；后续的成果也在不断向这些期刊杂志投稿。通过对本项目的研究，加强了和国际同行的交流，扩大了项目组在异构云无线接入网中面向无线携能通信领域的国际影响力，培养了一支具有创新能力的科研团队。