5G 協(xié)調(diào)干擾消除
NR的一個重要方面是設(shè)計干擾管理方案以滿足關(guān)鍵的NR要求。TR 38.913 v0.3.0指出,作為NR的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一,用戶頻譜效率要求比IMT-Advanced要求高出三倍。隨著small小區(qū)在NR中的部署越來越密集,由于同信道干擾導(dǎo)致的性能下降將是一個更嚴重的問題,并使其難以滿足NR的小區(qū)邊緣要求。NR中的干擾管理問題沒有單一的一刀切的解決方案。有許多改進,大大小小,至少從三個方面:復(fù)雜的資源分配(網(wǎng)絡(luò)管理)、發(fā)射機技術(shù)(TRP協(xié)調(diào),如CoMP CS/CB、DPS和JT)和接收機技術(shù)(干擾抑制、消除和解碼)。
作為在接收端處理同信道干擾問題的第一步,通過考慮干擾信道的統(tǒng)計信息對傳統(tǒng)線性接收機進行改進,從而發(fā)展為最小均方誤差-干擾抑制組合(MMSE-IRC:minimum mean square error - interference rejection combining)接收機,目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域?;诟呒売脩粼O(shè)備(UE)接收機的干擾管理的另一個示例是3GPP Rel-12中的網(wǎng)絡(luò)輔助干擾消除和抑制(NAICS:network-assisted interference cancellation and suppression)。實現(xiàn)NAICS的關(guān)鍵規(guī)范支持是更高層信令,以促進UE側(cè)的小區(qū)間干擾消除和抑制。實現(xiàn)該特性的規(guī)范支持是從eNB到UE的半靜態(tài)信令,其傳送UE在執(zhí)行干擾緩解/消除時可以利用的干擾小區(qū)信息。未指定在UE接收機處用于支持該特性的確切緩解/取消方案。NAICS可以使用不同的接收機算法實現(xiàn)。在NAICS研究/工作項目期間,一個備受關(guān)注的方案是符號級干擾感知檢測。
盡管與MMSE-IRC接收機相比,符號級干擾感知檢測(IAD:symbol-level interference aware detection)提供了更高的性能,但還有其他接收機的性能優(yōu)于它。信息論已經(jīng)證實,序列級干擾感知技術(shù)總是能夠提高性能,更重要的是,最大似然(ML:maximum-likelihood)最優(yōu)解碼性能可以通過另一種解碼策略實現(xiàn),即同步非唯一解碼(SND:simultaneous non-unique decoding),當(dāng)應(yīng)用p2p編碼技術(shù)時,它嘗試將干擾信號與期望信號聯(lián)合解碼,但不關(guān)心干擾解碼中的任何解碼錯誤。然而,SND必須使用某種形式的多用戶序列檢測,在不犧牲其中一種的情況下,無法以其當(dāng)前形式實現(xiàn),因此在實踐中很難實現(xiàn)SND性能。
可以考慮幾種方法來解決這個問題。首先,干擾感知連續(xù)解碼(IASD:interference-aware successive decoding)旨在通過對期望碼塊和干擾編碼碼塊(CB)進行迭代解碼來實現(xiàn)turbo碼的同時解碼性能。它通常表現(xiàn)良好,特別是優(yōu)于連續(xù)干擾消除方案。其次,可以在空間復(fù)用中使用對角線映射——碼字(CW)以對角線方式跨層映射,這通過以低復(fù)雜度接近p2p代碼的SND性能來緩解同信道干擾。
使用對角線映射的發(fā)射機在多個塊和多個層上發(fā)送一個編碼的CB(參見圖1,以獲取發(fā)射機處具有一個CW和兩個層的對角線映射的示例),其中塊被定義為將整個分配的頻率-時間資源除以某個數(shù)而產(chǎn)生的資源。假設(shè)整個分配的頻率-時間資源由b個塊組成。具體地,對于塊j中的傳輸,編碼的cbc(j)的前半部分和編碼的cbc(j-1)的后半部分跨層映射。因此,如圖1所示,編碼的CB c(j)以對角線方式映射到塊j和j+1中的兩個層上。

接收機通過基于給定滑動窗口內(nèi)的接收信號依次解碼干擾信號和期望信號來恢復(fù)期望CB。更具體地說,接收機從接收信號中抵消已知信息,并依次解碼干擾信號和期望信號。例如,假設(shè)當(dāng)前滑動窗口覆蓋塊j和j+1,它使用對角映射MIMO編碼器結(jié)構(gòu)從塊j中的接收信號中抵消已知信息。由于期望信號尚未知,其首先通過將期望信號視為噪聲來解碼干擾信號,并在塊j和j+1中從接收信號中抵消解碼的干擾信號。現(xiàn)在,它通過將未知信號視為噪聲,從塊j和j+1中的接收信號中恢復(fù)期望信號,并從塊j和j+1中的接收信號中抵消解碼的期望信號。然后在塊j+1和j+2上向右滑動窗口,對塊j+1和j+2中的干擾信號進行解碼,并將其從塊j+1和j+2中的接收信號中抵消。以這種方式,從塊1到b,它在所有塊上執(zhí)行滑動窗口解碼和連續(xù)取消解碼,如圖2所示。

MIMO傳輸中的對角映射通過在每個解碼步驟中利用已知信息來更好地解碼干擾來處理同信道干擾,從而提高干擾信號的數(shù)據(jù)速率,這又有助于提高在另一接收機處恢復(fù)的期望信號的速率。因此,和速率增加到SND解碼性能。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)對于序列級干擾消除方案很重要,因為它們需要關(guān)于服務(wù)小區(qū)和干擾小區(qū)的信息。例如,它們需要從UE接收機到服務(wù)基站的CSI反饋,用于協(xié)調(diào)集群小區(qū),在協(xié)作BS上的聯(lián)合調(diào)度用于傳輸,用于干擾信道估計的參考信號設(shè)計,以及用于UE接收機處的序列級干擾消除操作的下行鏈路控制信令。
雖然這些類型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)和高級接收機可能意味著網(wǎng)絡(luò)和UE側(cè)的額外復(fù)雜性,但認為好處大于負擔(dān)。通過適當(dāng)?shù)囊?guī)范設(shè)計,可以在合理的UE和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度下實現(xiàn)基于高級接收機的協(xié)調(diào)干擾消除。
在MIMO傳輸中,通過對角線映射的協(xié)調(diào)干擾消除(CIC:Coordinated interference cancellation)可以通過諸如LTE?turbo碼之類的現(xiàn)成碼來實現(xiàn),以評估鏈路級性能。當(dāng)在平均INR=10 dB的Ped-B干擾信道中進行評估時,通過對角映射的CIC方案比將干擾視為噪聲(IAN)處理10.1 dB,干擾感知檢測(IAD,NAICS接收機)處理6.1 dB,BLER=0.1時干擾感知連續(xù)解碼(IASD)處理4.9 dB表現(xiàn)更好(見圖3)。注意,IAN、IAD和IASD在MIMO傳輸中使用垂直映射作為空頻映射。
