南京邮电大学 毕 业 设 计（论 文）
题 目 专 业 学生姓名 班级学号 指导教师 指导单位
日期： 2013年11月 24日至 2014年 6月 24日
蜂窝系统下干扰对齐算法的研究和实现
通信工程 俞冰
B100106 B10010632
杨洁 106
毕业设计（论文）原创性声明
本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。
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日期： 年 月 日
摘 要
因为小区边缘吞吐量极大地受到来自使用共用信道的其他小区的干扰的影响，所以提出一种有效的干扰处理方案是提升小区边缘吞吐量的关键，其中有一种新型的干扰消除方案正是本文将要介绍的，即干扰对齐。这种方法在一个维度小于干扰源数量的信号子空间中，通过对齐各个干扰信号来实现干扰的消除。大多数IA算法针对的是K组点到点通信，而告诉我们IA算法也可用于提升蜂巢系统的吞吐量。甚至在蜂巢系统中，吞吐量几乎可以不受干扰的影响。
虽然IA算法在理论上是绝对可以提升蜂巢系统工作效率，但它在硬件实现时却有一系列难题尚待解决。首先，上行信道的IA方案要求不同小区基站在信息回送方向交换扩展型信道状态信息。其次，实际的蜂巢系统中存在众多未对齐的小区外干扰源。最后，IA算法与系统中其他范畴（例如调度）的兼容性问题尚待解决。
关键词:多输入多输出系统,干扰对齐,信道状态信息,自由度,蜂窝系统
ABSTRACT
Since the throughput of cell-edge users is greatly limited by the presence of co-channel interference from other cells,developing an intelligent interference management scheme is the key to improving cell-edge throughput. One interesting recent development, called interference alignment (IA) ,manages interference by aligning multiple interference signals in a signal subspace with dimension smaller than the number of interferers. While most of the work on IA has focused on K point-to-point links, it has also been shown that IA can be used to improve the cell-edge user throughput in a cellular network. Especially, it was shown that near interference-free throughput performance can be achieved in the cellular
network.While IA promises substantial theoretical gain in cellular networks, it comes with challenges in implementation.First,the uplink IA scheme requires extensive channel-state-information (CSI) to be exchanged over the backhaul between
base-stations (BSs) of different cells. A second challenge comes from realistic cellular environments that involve multiple unaligned out-of-cell interferers. Lastly, the integration of IA with other system issues, such as scheduling, needs to be addressed.
keyword:MIMO ;Interference Alignment ; CSI ; Dof ; Cellular System
目 录
第一章 绪论 _____________________________________________ 1
1.1 选题背景和研究意义 __________________________________________ 1 1.2 本文的结构安排 ______________________________________________ 2
第二章 干扰对齐基本概念 _________________________________ 3
2.1干扰信道 _____________________________________________________ 3 2.2思想起源 _____________________________________________________ 3 2.3干扰对齐的简介 _______________________________________________ 5 2.4对齐原理 _____________________________________________________ 6 2.5发送端的信道状态信息和发送端预编码 ___________________________ 8 2.6自由度 _______________________________________________________ 9 2.7反馈 ________________________________________________________ 11
第三章 K用户的干扰对齐 _________________________________ 12
3.1 研究背景和目的 _____________________________________________ 12 3.2 K用户干扰对齐 ______________________________________________ 12 3.2.1 K用户系统模型 ___________________________________________ 13 3.2.2 K用户闭式解 ______________________________________________ 14 3.3分布式干扰对齐 ______________________________________________ 15 3.4最小均方误差估计算法 ________________________________________ 15 3.5最小化干扰泄漏干扰对齐算法 __________________________________ 16
第四章 蜂窝小区的干扰对齐算法 __________________________ 19
4.1 研究背景和目的 _____________________________________________ 19 4.2蜂窝小区的信道模型 __________________________________________ 20 4.3下行链路迫零IA算法 _________________________________________ 24