Interference mitigation for device-to-device based wireless systems

Abstract

Device-to-device (D2D) communication provides an effective way to meet growing mobile traffic and capacity demand. D2D communication can improve existing cellular systems in several ways. When UEs are located in close proximity, they can communicate through direct links bypassing the base station (BS). In this way, the transmitter consumes less power while better Quality-of-Service can still be provided. D2D links can also increase both energy and spectrum efficiency by reusing downlink and uplink cellular resources. However, integrating D2D links into the cellular infrastructure complicates the interference situation because D2D communication might increase the co-channel interference and degrade cellular link quality. In this thesis, the interference mitigation techniques including resource allocation, power control and multiple antenna are proposed for D2D communications underlaying cellular systems to increase the data rate of both the cellular users and D2D pairs. The Zero-Forcing technique is carried out for interference mitigation by assuming perfect channel state information at the BS side. The effect of a limited feedback link for downlink cellular communication and channel estimation for uplink communication are considered for underlying multi antenna cellular system.

Akıllı cihazların ve mobil uygulamaların kullanımının artması, veri trafik talebinin büyümesini sağladığından, verimlilik ve ölçeklenebilirlik gelecekteki iletişim sistemlerinin geliştirilmesi için büyük öneme sahiptir. Cihazdan cihaza (D2D) iletişim, artan mobil veri trafiğinin üstesinden gelmek ve kapasite talebini karşılamak için etkili bir çözüm sunar. D2D iletişimi, mevcut hücresel sistemi birkaç yönden geliştirebilir. Kullanıcı ekipmanları birbirlerine çok yakın olduklarında, baz istasyonunu atlayarak doğrudan bağlantıyla iletişim kurabilirler. Bu sayede verici daha düşük güç tüketirken, daha iyi hizmet kalitesi sağlayabilir. D2D bağlantıları aynı zamanda aşağı yönlü ve yukarı yönlü spektrum kaynaklarını yeniden kullanarak enerji ve spektrum verimliliğini artırabilir ve etkin yakınlık tabanlı hizmetleri mümkün kılar. Fakat, geleneksel hücresel altyapıya D2D bağlantılarının entegrasyonu, girişim durumunu karmaşık hale getirir, çünkü D2D iletişimleri eş kanal girişimini artırabilir ve hücresel bağlantı kalitesini düşürebilir. Bu tezde, kaynak tahsis ve gücü¸ kontrol teknikleri tek ve çoklu antene sahip hücresel ağlar ile cihazdan cihaza (D2D) iletis¸imin beraber kullanılmasından kaynaklanan girişimi azaltmak bununla beraber hem hücresel kullanıcıların hem de D2D çiftlerinin veri oranını arttırmak için önerilmiştir. Buna ek olarak, sıfır zorlama tekniği baz istasyonunda mükemmel kanal bilgisi ile gerçekleştirilmekte olup, ayrıca aşağı yönlü ve yukarı yönlü bağlantılı iletişimi için sınırlı ve tahmini kanal bilgisi ile uygulandığı zamanki etkisi incelenmiştir.