Interference alignment in device to device communication

Interference alignment (IA), as an effective means of interference management, has received extensive attention and research. IA is a degrees of freedom (DoFs) optimal approach, which means that it can reach the capacity of interference networks at very high signal-to-noise ratio (SNR). And also IA has potential capability to be utilized to solve the interference management in massive MIMO based systems. Previous research was mainly aimed at interference alignment under LTE cellular networks. In this thesis, we mainly discuss the interference management performance of IA under the D2D-cellular hybrid network. We used MATLAB to simulate a hybrid network structure in which UEs simultaneously perform D2D communication and LTE uplink communication. Through simulation, the results show that IA has good performance under this model. IA effectively aligns interference and achieves higher SNR and lower bit error rate (BER). The first chapter of this thesis first introduces D2D communication in detail, including related applications and provisions under the 3GPP communication protocol, and its D2D channel model. The second chapter mainly introduces the related concepts, parameters and applications of interference alignment and LTE uplink model. The third chapter studies and analyses the performance of interference alignment implemented in hybrid networks through MATLAB simulation. The final chapter is a summary of this thesis.

L’allineamento dell’interferenza (IA, Interference Alignment), è un approccio ottimo per sfruttare raggiungere la capacità in reti limitate da interferenza ad alti rapporti segnale rumore (SNR). La tecnica IA e’ in grado di essere utilizzata per gestire l’interferenza nei sistemi di tipo massive MIMO (multiple-input multiple-output). Le attivita’ di ricerca passata sono state rivolte all’applicazione dell’IA a reti cellulari LTE. In questa tesi il contributo riguarda la gestione delle interferenze e la valutazione delle prestazioni dell’IA per una rete ibrida device-to-device (D2D)-cellulare. Abbiamo usato MATLAB per simulare una struttura di rete ibrida in cui le due utenti (UE) eseguono simultaneamente la comunicazione D2D e la comunicazione uplink LTE. Attraverso la simulazione, i risultati mostrano che IA ha buone prestazioni per tale sistema. La tecnica allinea efficacemente l’interferenza e permette di raggiungere un tasso di errore sul bit (BER) più basso. Il primo capitolo di questa tesi introduce la comunicazione D2D in dettaglio, comprese le applicazioni correlate e le disposizioni del protocollo di comunicazione 3GPP, il modello di canale D2D. Il secondo capitolo introduce principalmente i concetti base, i parametri e le applicazioni di allineamento interferenza e il modello di canale uplink LTE. Il terzo capitolo studia e analizza il comportamento dell’IA in reti ibride tramite simulazione MATLAB. Il capitolo finale riporta le conclusioni.