探究5G無線網(wǎng)絡(luò)下的智能干擾管理技術(shù)

大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司 張 然

本文從當(dāng)干擾為有利因素與當(dāng)干擾為不利因素兩個(gè)方面，對(duì)干擾管理的發(fā)展進(jìn)行了分析，并從智能干擾管理體系的構(gòu)建、聯(lián)合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的新型干擾管理策略等方面，對(duì)5G無線網(wǎng)絡(luò)下的智能干擾管理技術(shù)及相應(yīng)的干擾管理方法進(jìn)行了分析，以期為促進(jìn)在5G無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之下，智能干擾管理技術(shù)的更好開展提供參考。

一、引言

隨著近年來我國(guó)經(jīng)濟(jì)及科技領(lǐng)域的飛速發(fā)展，使得我國(guó)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，不僅僅使4G網(wǎng)絡(luò)基本得到了普及應(yīng)用，同時(shí)5G網(wǎng)絡(luò)也呈現(xiàn)出飛速上升的發(fā)展趨勢(shì)，但就無線網(wǎng)絡(luò)的整體發(fā)展而言，其仍然受到諸多干擾因素的影響，應(yīng)充分運(yùn)用智能干擾管理，促進(jìn)5G無線網(wǎng)絡(luò)的良好發(fā)展。

二、干擾管理的發(fā)展

（一）當(dāng)干擾為有利因素

第一點(diǎn)，多點(diǎn)協(xié)同傳輸技術(shù)——聯(lián)合處理/傳輸（JP/JT），這一技術(shù)與協(xié)調(diào)調(diào)度/波束成形（CoMPCS/CB）有所不同，本技術(shù)主要是幫助小區(qū)對(duì)所要窗函數(shù)的數(shù)據(jù)信息加以共享，從而使多個(gè)互助小區(qū)能夠同時(shí)的向用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，并能夠?qū)⒉煌^(qū)之間的干擾加以轉(zhuǎn)變，使之成為有用的信號(hào)，以此來提升接受信號(hào)的質(zhì)量，從而能夠促進(jìn)系統(tǒng)性能的有效提升。

第二點(diǎn)，干擾遷移這一技術(shù)主要是對(duì)移動(dòng)熱點(diǎn)加以引入，并以此來對(duì)數(shù)據(jù)加以分流，從而將較為嚴(yán)重的干擾向低負(fù)載小區(qū)之中引入，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)重負(fù)載 小區(qū)干擾方面的有效降低，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)能量效率的提升。

第三點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)編碼，這一技術(shù)是在對(duì)干擾重新認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上所發(fā)展起來的一種極為重要的技術(shù)，其主要是在無線網(wǎng)絡(luò)的鏈路層加以應(yīng)用，并對(duì)無線信道所具有的廣播特性進(jìn)行了充分的利用，能夠?qū)Χ鄠€(gè)單播流并存的吞吐量性能加以改善。且模擬網(wǎng)絡(luò)編碼，通過對(duì)無線干擾的巧妙運(yùn)用，有效對(duì)傳輸速率進(jìn)行了提升，進(jìn)而進(jìn)一步對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能加以改善。

（二）當(dāng)干擾為不利因素

第一點(diǎn)，干擾隨機(jī)化，其主要的目的是對(duì)白噪聲的干擾信號(hào)加以接收，其也就是隨機(jī)化的干擾信號(hào)，以此來從中獲得對(duì)干擾加以抑制的解決增益。

第二點(diǎn)，干擾消除，這一技術(shù)開展的主要目的便是對(duì)干擾信號(hào)開展譯碼，重構(gòu)而后刪除的一系列操作，其最初是應(yīng)用于CDMA系統(tǒng)之中的多用戶檢測(cè)技術(shù)之內(nèi)。此外，其依照譯碼干擾信號(hào)方式上的不同，又可分為串行和并行干擾消除。

第三點(diǎn)，干擾對(duì)齊，其主要是將干擾源不同的干擾信息，在接收端之中進(jìn)行對(duì)齊壓縮，直到其達(dá)到較小的信號(hào)維度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)分干擾信號(hào)占用維度方面的有效減小。

第四點(diǎn)，增強(qiáng)型小區(qū)干擾協(xié)調(diào)，這一技術(shù)主要是對(duì)微蜂窩與宏小區(qū)之間所存在的層間干擾進(jìn)行有效的降低，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)邊緣用戶性能的有效提升。

第五點(diǎn)，多點(diǎn)協(xié)同傳輸技術(shù)——協(xié)調(diào)調(diào)度/波束成形（CoMPCS/CB），這一技術(shù)主要是通過協(xié)調(diào)調(diào)度/波束成形，實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)邊緣用戶干擾方面的有效抑制，從而提升網(wǎng)絡(luò)性能。

三、5G無線網(wǎng)絡(luò)下的智能干擾管理技術(shù)及方法分析

在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展之中，為促進(jìn)5G無線網(wǎng)絡(luò)能夠得到良好的發(fā)展與應(yīng)用，則必須對(duì)其中的干擾因子進(jìn)行充分的了解，并對(duì)智能干擾管理技術(shù)及與之相對(duì)應(yīng)的管理體系和管理方法加以明確。因此，需對(duì)智能干擾管理體系的構(gòu)建及相應(yīng)管理技術(shù)在5G無線網(wǎng)絡(luò)之中的應(yīng)用進(jìn)行分析，其主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（一）智能干擾管理體系的構(gòu)建

就當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)整體發(fā)展而言，其最為重要的目標(biāo)便是實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)這一網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與應(yīng)用的美好愿望，在這樣的發(fā)展背景之下，5G無線網(wǎng)絡(luò)將會(huì)應(yīng)用于更加多種多樣的場(chǎng)景之中，并通過自身所具有的高智能性、高動(dòng)態(tài)性、高異構(gòu)性等方面的特性，能夠?qū)θ藗冇迂S富的業(yè)務(wù)需求加以滿足，并能夠在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域及物聯(lián)網(wǎng)之中得到良好的滲透，實(shí)現(xiàn)與交通工具、工業(yè)設(shè)施、醫(yī)療儀器等方面進(jìn)行深度的融合，促使各個(gè)行業(yè)得到良好的發(fā)展。由此可見，5G無線網(wǎng)絡(luò)將會(huì)在不斷的發(fā)展與應(yīng)用之后總將自身的特征性優(yōu)勢(shì)充分的發(fā)揮，此時(shí)干擾管理若想得到有效的開展，則必須對(duì)5G無線網(wǎng)絡(luò)本身所具有的特征加以匹配，并依據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的反饋，來對(duì)干擾管理進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的調(diào)整，以此來促使干擾管理的開展能夠與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之間形成良好的互動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的整體提升。

就5G無線網(wǎng)絡(luò)下的智能干擾管理體系整體而言，干擾環(huán)境是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之中的一個(gè)基礎(chǔ)的組成部分，這就使得干擾管理的方法都需以干擾環(huán)境為依據(jù)來開展，而網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)的獲得則是通過感知協(xié)作的方式，而后在通過估計(jì)預(yù)測(cè)等處理方法來對(duì)干擾信號(hào)加以處理，便可得到相應(yīng)的干擾模型，而各個(gè)層次之間的干擾模型，則會(huì)在一定程度上決定干擾管理策略。此外，干擾環(huán)境會(huì)在干擾機(jī)制的影響之下發(fā)生相應(yīng)的改變，進(jìn)而會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的容量產(chǎn)生影響，這也會(huì)在一定程度上影響到干擾管理的設(shè)計(jì)。

（二）聯(lián)合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的新型干擾管理技術(shù)的應(yīng)用

1.干擾遷移技術(shù)

就干擾遷移技術(shù)而言，其是以異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)所開展的技術(shù)，微蜂窩基站布設(shè)本身具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，這也就使得其在覆蓋及分布方面難以加以預(yù)測(cè)，這種無法預(yù)測(cè)現(xiàn)象的發(fā)生就造成了微蜂窩基站難以均勻分布問題的出現(xiàn)，換而言之，以區(qū)域方面來看，存在部分區(qū)域無微蜂窩小區(qū)，但一些區(qū)域之中微蜂窩小區(qū)出現(xiàn)了交疊覆蓋現(xiàn)象。而就總體而言，這種微蜂窩小區(qū)隨機(jī)不均勻分布現(xiàn)象的發(fā)生，會(huì)造成在網(wǎng)絡(luò)之中，呈現(xiàn)出不同的區(qū)域之間干擾分布的不均。面對(duì)此種干擾現(xiàn)象，應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況，注重對(duì)干擾遷移技術(shù)的運(yùn)用，此時(shí)可通過對(duì)移動(dòng)熱點(diǎn)方面的利用，來開展輕干擾區(qū)及重干擾區(qū)的構(gòu)建，若為多模用戶設(shè)備，則可在移動(dòng)熱點(diǎn)接入時(shí)對(duì)WIFI接口加以利用，然后通過對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)接口的使用，來有效實(shí)現(xiàn)Internet的回程，在這一環(huán)節(jié)的開展之中，其中的移動(dòng)熱點(diǎn)便可被稱作蜂窩用戶。在此過程開展的同時(shí)，移動(dòng)熱點(diǎn)還能夠在蜂窩網(wǎng)絡(luò)接口及WIFI接口加以利用的基礎(chǔ)上，于蜂窩網(wǎng)絡(luò)與WIFI鏈路二者之間工作頻段未曾交疊的情況之下，實(shí)現(xiàn)有效的智能干擾管理，進(jìn)而促使蜂窩網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母蓴_得到有效的降低。因此，在5G無線網(wǎng)絡(luò)之中，對(duì)干擾遷移技術(shù)加以運(yùn)用，于整個(gè)智能干擾管理而言都具有極為重要的意義。

2.聯(lián)合子信道選擇與功率控制的分布式干擾協(xié)調(diào)技術(shù)

在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之中，因微蜂窩在設(shè)置與布局具有一定的隨機(jī)性，由此導(dǎo)致微蜂窩在布設(shè)方面的位置與數(shù)量都具有無法提前預(yù)測(cè)的特性，在此種情況之下，原本的中心式的資源分配機(jī)制便不再適用。此時(shí)，聯(lián)合子信道選擇與功率資源的分配，則可于微蜂窩與宏小區(qū)之中使用正交信道布設(shè)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景內(nèi)開展干擾協(xié)調(diào)，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量加以提升的效果。對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析便可以發(fā)現(xiàn)，未對(duì)系統(tǒng)的容量進(jìn)行提升，每一個(gè)微蜂窩基站都需選擇在干擾方面較小的一組子信道，來開展數(shù)據(jù)的傳輸操作，這就使得在進(jìn)行子信道的選擇時(shí)，每一個(gè)微蜂窩基站都需要對(duì)其他微蜂窩基站的傳輸情況加以考量，且與此同時(shí)，任何微蜂窩基站在選擇子信道時(shí)的結(jié)果，還會(huì)對(duì)其他微蜂窩基站的決策產(chǎn)生重要的影響，也就是說在傳輸策略方面，不同微蜂窩基站相互耦合。此時(shí)，為對(duì)相互耦合狀態(tài)之下的微蜂窩基站的子信道分配方面的問題加以解決，則可從博弈論的角度來看，可在子信道選擇問題上，通過非合作速率最大化博弈模型來對(duì)此問題進(jìn)行建模。以此在對(duì)微蜂窩個(gè)體理性進(jìn)行兼顧的同時(shí)，能夠?qū)ξ⒎涓C網(wǎng)絡(luò)的整體容量加以提升。

3.以干擾對(duì)齊與干擾避免為基礎(chǔ)的聯(lián)合干擾管理技術(shù)

在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之中，宏蜂窩基站與微蜂窩基站在服務(wù)用戶的數(shù)量、天線的配置、傳輸功率等方面都存在一定的差異性，由此低的在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之中，層間與層內(nèi)干擾之間的特性各不相同。此外，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中基站，特別是對(duì)于用戶側(cè)配置的天線數(shù)量而言，其并不是無限的，且其被干擾對(duì)齊可行性條件所約束，使得在網(wǎng)絡(luò)之中實(shí)現(xiàn)一個(gè)完美的干擾對(duì)齊是極為困難的。因此，在網(wǎng)絡(luò)之中具有較高挑戰(zhàn)性的便是在設(shè)計(jì)出干擾對(duì)齊算法的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)層間或?qū)觾?nèi)的干擾進(jìn)行有效的消除。

四、結(jié)論

總而言之，隨著科技的不斷發(fā)展，5G無線網(wǎng)絡(luò)是信息發(fā)展進(jìn)程之中的必然，但這在為人們提供便利的同時(shí)，密集化的網(wǎng)絡(luò)部署必然也會(huì)受到相應(yīng)的干擾，此時(shí)為對(duì)5G超密集無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的控制，則應(yīng)建立起智能干擾管理系統(tǒng)，并強(qiáng)化干擾遷移技術(shù)、以干擾對(duì)齊與干擾避免為基礎(chǔ)的聯(lián)合干擾管理技術(shù)，及聯(lián)合子信道選擇與功率控制的分布式干擾協(xié)調(diào)技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)對(duì)5G無線網(wǎng)絡(luò)的良好發(fā)展。