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5G 协调干扰消除

2022-02-09 10:25 作者:余网优化  | 我要投稿

NR的一个重要方面是设计干扰管理方案以满足关键的NR要求。TR 38.913 v0.3.0指出,作为NR的关键性能指标之一,用户频谱效率要求比IMT-Advanced要求高出三倍。随着small小区在NR中的部署越来越密集,由于同信道干扰导致的性能下降将是一个更严重的问题,并使其难以满足NR的小区边缘要求。NR中的干扰管理问题没有单一的一刀切的解决方案。有许多改进,大大小小,至少从三个方面:复杂的资源分配(网络管理)、发射机技术(TRP协调,如CoMP CS/CB、DPS和JT)和接收机技术(干扰抑制、消除和解码)

作为在接收端处理同信道干扰问题的第一步,通过考虑干扰信道的统计信息对传统线性接收机进行改进,从而发展为最小均方误差-干扰抑制组合(MMSE-IRCminimum mean square error - interference rejection combining)接收机,目前已广泛应用于工业和商业领域。基于高级用户设备(UE)接收机的干扰管理的另一个示例是3GPP Rel-12中的网络辅助干扰消除和抑制(NAICSnetwork-assisted interference cancellation and suppression)。实现NAICS的关键规范支持是更高层信令,以促进UE侧的小区间干扰消除和抑制。实现该特性的规范支持是从eNB到UE的半静态信令,其传送UE在执行干扰缓解/消除时可以利用的干扰小区信息。未指定在UE接收机处用于支持该特性的确切缓解/取消方案。NAICS可以使用不同的接收机算法实现。在NAICS研究/工作项目期间,一个备受关注的方案是符号级干扰感知检测。

尽管与MMSE-IRC接收机相比,符号级干扰感知检测(IADsymbol-level interference aware detection)提供了更高的性能,但还有其他接收机的性能优于它。信息论已经证实,序列级干扰感知技术总是能够提高性能,更重要的是,最大似然(MLmaximum-likelihood)最优解码性能可以通过另一种解码策略实现,即同步非唯一解码(SNDsimultaneous non-unique decoding),当应用p2p编码技术时,它尝试将干扰信号与期望信号联合解码,但不关心干扰解码中的任何解码错误。然而,SND必须使用某种形式的多用户序列检测,在不牺牲其中一种的情况下,无法以其当前形式实现,因此在实践中很难实现SND性能。

可以考虑几种方法来解决这个问题。首先,干扰感知连续解码(IASDinterference-aware successive decoding)旨在通过对期望码块和干扰编码码块(CB)进行迭代解码来实现turbo码的同时解码性能。它通常表现良好,特别是优于连续干扰消除方案。其次,可以在空间复用中使用对角线映射——码字(CW)以对角线方式跨层映射,这通过以低复杂度接近p2p代码的SND性能来缓解同信道干扰。

使用对角线映射的发射机在多个块和多个层上发送一个编码的CB(参见图1,以获取发射机处具有一个CW和两个层的对角线映射的示例),其中块被定义为将整个分配的频率-时间资源除以某个数而产生的资源。假设整个分配的频率-时间资源由b个块组成。具体地,对于块j中的传输,编码的cbc(j)的前半部分和编码的cbc(j-1)的后半部分跨层映射。因此,如图1所示,编码的CB c(j)以对角线方式映射到块j和j+1中的两个层上。

接收机通过基于给定滑动窗口内的接收信号依次解码干扰信号和期望信号来恢复期望CB。更具体地说,接收机从接收信号中抵消已知信息,并依次解码干扰信号和期望信号。例如,假设当前滑动窗口覆盖块j和j+1,它使用对角映射MIMO编码器结构从块j中的接收信号中抵消已知信息。由于期望信号尚未知,其首先通过将期望信号视为噪声来解码干扰信号,并在块j和j+1中从接收信号中抵消解码的干扰信号。现在,它通过将未知信号视为噪声,从块j和j+1中的接收信号中恢复期望信号,并从块j和j+1中的接收信号中抵消解码的期望信号。然后在块j+1和j+2上向右滑动窗口,对块j+1和j+2中的干扰信号进行解码,并将其从块j+1和j+2中的接收信号中抵消。以这种方式,从块1到b,它在所有块上执行滑动窗口解码和连续取消解码,如图2所示。

MIMO传输中的对角映射通过在每个解码步骤中利用已知信息来更好地解码干扰来处理同信道干扰,从而提高干扰信号的数据速率,这又有助于提高在另一接收机处恢复的期望信号的速率。因此,和速率增加到SND解码性能。

网络协调对于序列级干扰消除方案很重要,因为它们需要关于服务小区和干扰小区的信息。例如,它们需要从UE接收机到服务基站的CSI反馈,用于协调集群小区,在协作BS上的联合调度用于传输,用于干扰信道估计的参考信号设计,以及用于UE接收机处的序列级干扰消除操作的下行链路控制信令。

虽然这些类型的网络协调和高级接收机可能意味着网络和UE侧的额外复杂性,但认为好处大于负担。通过适当的规范设计,可以在合理的UE和网络复杂度下实现基于高级接收机的协调干扰消除。

在MIMO传输中,通过对角线映射的协调干扰消除(CICCoordinated interference cancellation)可以通过诸如LTE turbo码之类的现成码来实现,以评估链路级性能。当在平均INR=10 dB的Ped-B干扰信道中进行评估时,通过对角映射的CIC方案比将干扰视为噪声(IAN)处理10.1 dB,干扰感知检测(IAD,NAICS接收机)处理6.1 dB,BLER=0.1时干扰感知连续解码(IASD)处理4.9 dB表现更好(见图3)。注意,IAN、IAD和IASD在MIMO传输中使用垂直映射作为空频映射。


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