OFDMA系统中基于决策理论的干扰协调技术研究

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多小区OFDMA系统中,小区间干扰是影响系统性能的主要因素,干扰协调技术因为其实现简单且干扰抑制效果良好而倍受青睐。本文结合部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)理论对干扰协调技术进行了研究,即认为干扰是由小区间边缘用户所分配信道之间的碰撞引起,系统性能主要由碰撞概率和由碰撞引起的相应信道上信干噪比(SINR)的变化决定,进而通过制定最优的POMDP策略来降低信道的碰撞概率。针对不同的应用场景,分别提出了一般情况下的POMDP模型、间隔反馈下的POMDP模型和多用户情况下的Cen-POMDP模型,并对三种模型的求解进行了研究。对于一般的POMDP模型,基于邻小区的干扰统计信息和边缘用户反馈给基站的信道质量信息,将干扰协调建模为一个POMDP问题,通过制定最优策略为边缘用户分配能够避开邻小区干扰的信道。而且,对策略求解算法进行了简化,并提出利用蒙特卡洛采样方法近似计算信道上的SINR值与干扰的似然关系。当移动端向基站间隔反馈信息时,研究了边缘用户以固定大小的时间间隔周期地向基站反馈信道质量信息情况下的POMDP干扰协调过程建模。针对存在观察值和不存在观察值的情况,分别定义了POMDP模型中状态的更新过程和最优策略的制定规则。针对小区中存在多个边缘用户的情况,提出了集中式的部分可观测马尔可夫联合决策过程(Cen-POMDP)模型。每个边缘用户服从同样的POMDP干扰协调模型,基站根据每个边缘用户的服务要求和各自POMDP模型的特点制定出联合最优策略,基站为每个边缘用户分配的信道必须互不相同。最终,Cen-POMDP模型的求解被转化成一个带约束的整数规划问题。干扰协调的POMDP模型利用了邻小区干扰的统计信息,所以基站间不需要彼此协调,节省了用于小区间通信的系统开销;另外,系统中每个小区的基站分布运算,从而保证了系统结构的扁平、简单。仿真结果表明,基于POMDP的干扰协调能够有效降低信道碰撞概率,消除由于碰撞引起的SINR下降,提高了边缘用户的服务性能。
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