C-RAN架构下基于大规模分布式多天线的抗干扰方法研究

C-RAN is a promising radio access network for next generation mobile communication system -- 5G. With C-RAN architecture, remote radio heads (RRH) superseding base stations are densely deployed in coverage area, and connected to base band unit pool (BBU pool) via high-speed links. Such a "diversified reception and collective processing" architecture brings advantages such as unified resources management, collaborative communications, improvement of spectrum efficiency per area, etc. However, the increase of co-channel interference power becomes the bottleneck of system performance. As such, how to manage interference becomes a hot research topic in this field. Based on the characteristics of C-RAN, this project utilizes theoretical tools of electromagnetic wave propagation, geometry, optimization and information theory to investigate the effects of distribution of massive antennas to signal structure and properties, reveals new interference suppression mechanism, and propose novel transceivers based on these studies to suppress interference and improve system performance. The research achievements of this project will facilitate the future development of mobile communications.

C-RAN是下一代移动通信系统5G的无线接入网方案。在此架构下，远端无线射频单元取代基站被密集地布设于服务区域之中，并且通过高速链路连接到基带处理中心。这种“分开接收，集中处理”的结构消除了小区间资源分割的情况，带来了资源统一协调管理，有利于协作通信，提高单位面积频谱效率等优点。但其存在的问题是天线的密集布设所带来的同信道干扰功率水平的增加，这成为提升系统性能的瓶颈。 如何处理干扰是该领域的一个重要研究课题和热点。本项目从C-RAN架构的特点出发，结合电磁波传播、几何、优化和信息论等理论工具，研究大规模分布式天线的分布形状对传输信号结构和性质的影响，探索抑制干扰新机制，提出新的干扰处理理论和分析方法，并设计相应的接收发送机，达到抗干扰、提高系统性能的目的。本项目的研究成果将有利于推动未来移动通信的发展。

随着科技的发展，大数据、高速传输、高清实时视频、VR等名词越来越成为定义未来信息社会的关键词。而这些的实现都离不开底层通信网络的支撑。5G的研发正是为了满足未来无线通信市场的需求。5G 系统最主要的特征是高速和实时，这两个目标的实现主要依赖于以下两点：1. 采用新的频段。2. 采用C-RAN架构，获取更高的单位面积的频谱效率。C-RAN架构要求密集地布设远端无线单元（RRH），使得基站与用户终端更加接近，但同时也增加了干扰功率水平。如何处理干扰成为5G的关键问题。本项目从RRH布设的几何结构入手，结合几何对称性质、电磁传播规律、线性空间理论和优化理论，探讨了C-RAN架构下大规模MIMO系统的干扰消除机制，提出了基于几何结构的干扰抑制算法和波束成形算法。本项目的成果为5G的多用户干扰的处理提供了一个新的视角，推进了该方向的研究。