ABSTRACT
Keywords IA DOF Distributed Processing Iterative Algorithm MIMO
目 录
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符 号 表 ................................................................................................................... 4 缩略语表 ................................................................................................................... 5 第1章 绪论 ............................................................................................................. 1 1.1 干扰对齐的背景研究 ................................................................................ 1 1.2 干扰对齐的研究现状 ................................................................................ 2 1.3 论文结构..................................................................................................... 4 第2章 干扰对齐基本概念 .................................................................................... 5 2.1 信道信息..................................................................................................... 5 2.2 自由度 ......................................................................................................... 5 2.3 干扰对齐的思想起源 ................................................................................ 8 2.4 对齐原理................................................................................................... 11 2.5 干扰对齐关键技术 .................................................................................. 13 2.6 本章小结................................................................................................... 14 第3章 干扰对齐算法的研究 .............................................................................. 15 3.1 X信道 ....................................................................................................... 15 3.2 K用户高斯干扰信道............................................................................... 17 3.3 干扰对齐算法分类 .................................................................................. 20 3.4 空间干扰对齐算法 .................................................................................. 20 3.5 时域干扰对齐算法 .................................................................................. 25 3.6 频域干扰对齐算法 .................................................................................. 26 3.7 仿真结果................................................................................................... 27 3.8 本章小结................................................................................................... 29 第4章 干扰对齐的可行性 .................................................................................. 30 4.1 线性干扰解决方案 .................................................................................. 30 4.2 合适与不合适系统 .................................................................................. 32 4.3 本章小结................................................................................................... 34 第5章 干扰对齐的回顾与展望 .......................................................................... 35 5.1 干扰对齐的回顾 ...................................................................................... 35 5.2 干扰对齐的展望 ...................................................................................... 36 结 论 ..................................................................................................................... 38 论文工作总结................................................................................................... 38 未来工作展望................................................................................................... 38 致 谢 ..................................................................................................................... 39 参 考 文 献 ........................................................................................................... 40
符 号 表
符 号 表
???H
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IN
O?f?x??span(?)
Hij
?1
rank(A)?j?A?
vd?A?
矩阵或向量的共轭转置 数学期望
N?N的单位矩阵
g?x??O?f?x??表示limx??g?x?/f?x??C（C是常数）表示所张成的空间
接收机i和发射机j之间的信道系数 向量的1范数 矩阵A的秩
矩阵A第j个最小特征值
矩阵A的最小特征值对应的最小特征向量
缩略语表
缩略语表
MIMO SISO CSIT CSIR BC IC IA AWGN SINR MMSE MAC WLI
Multiple Input Multiple Output Single Input Single Output
Channel State Information of Transmitter Channel State Information of Receiver Broadcast Channel Interference Channel Interference Alignment Additive White Gaussian Noise Signal to Interference and Noise Ratio Mini-Mental State Examination Multiple Access Chanel Weighted Leakage Interference
多输入多输出 单输入单输出 发送端信道状态倍息接收端信道状态信息广播信道 干扰信道 干扰对齐 加性高斯白噪声 信干噪比 最小均方误差估计 多址接入信道 加权干扰泄露
第1章 绪论
第1章 绪论
1.1 干扰对齐的背景研究
随着无线通信技术的高速发展，无线通信用户的数量急剧增加，同时无线业务也从单一的语音和短信服务向综合数字业务迅速演进，无线通信对通信速率的要求达到了前所未有的高度。传统的简单复用技术（时分复用，频分复用）已渐渐不能满足无线业务的高速率要求，能够实现多个用户真正意义上共享同一传输媒介的多用户通信系统已成为下一代移动通信关注的焦点。
我们所关注的无线网络中，随着用户数和吞吐量日益增大的需求，频谱共享显得尤为重要，但是频谱共享必然会带来用户间的干扰，从而降低系统的性能，文献[1]表示通信系统之间的干扰是有害的，并不是因为它的强度或者是功率的大小，而是干扰信号的不确定性，这种不确定性取决于干扰系统的通信传输速率，因此干扰成为未来无线通信的一个主题。
在多用户的MIMO通信系统中，各个用户之间因共享传输媒介而相互干扰，而这种干扰显然是不可避免的，其模型可以用干扰信道进行抽象描述。在干扰信道中，干扰是最基本的要素，同时也是制约系统性能的瓶颈，同时随着用户数量的增加，对于容量要求的提高，实际上，通信通信网络中遇到的不再是简单的高斯信道，而是高斯干扰信道，即来自非期望用户的干扰成为一个重要的影响因素，这无疑会直接影响到整个通信系统的性能。如何通过编码对抗干扰以提升系统性能，是多用户通信系统设计中最关键的问题。
干扰对齐的核心思想[2]是通过在发送信息前给每个用户的信号进行预编码，则从任意一个接受端来看，它收到的干扰信息都在一个子空间上（通过正交投影），而来自期望用户的有用信号都在另一个正交子空间上，即将所有干扰限制在某个子空间内，而干扰子空间的零空间是无干扰的，可以用来传输有用的数据流然后通过正交投影可以消除所有干扰，实现较为可靠地接收以及更高的传输率。
众多学者致力于对干扰信道的研究已经有超过三十年的历史，在此期间，各种具体的干扰信道模型及相应的抗干扰技术相继提出，如多址接入信道（multiple access channel）、广播信道（broadcast channel）、X信道等等，其中最具代表性的当属K用户高斯干扰信道，该信道是现实中大多数用户通信系统的抽象模型。K用户高斯干扰信道的性能由自由度增
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