機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊與盲干擾對(duì)齊技術(shù)研究.pdf

1、干擾對(duì)齊(Interference Alignment,IA)是目前的研究熱點(diǎn),該技術(shù)能有效提高干擾網(wǎng)絡(luò)的容量,改善傳統(tǒng)方式中有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)吞吐量受限的問(wèn)題。其核心思想是將干擾信號(hào)壓縮到盡可能小的干擾空間中,以預(yù)留更多的空間無(wú)干擾的傳輸有用信號(hào)。研究表明,在理想情況下,如全局信道信息、無(wú)限的分辨率及帶寬、高信號(hào)強(qiáng)度和延遲等,干擾對(duì)齊能夠提供最優(yōu)的信道自由度。然而,在實(shí)際通信過(guò)程中,干擾對(duì)齊技術(shù)的應(yīng)用仍面臨很多挑戰(zhàn):迭代干擾對(duì)齊算法的復(fù)雜

2、度高;干擾的對(duì)齊需要比較高的信號(hào)維度;中繼輔助干擾對(duì)齊算法對(duì)時(shí)變信道適應(yīng)能力差。本文針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中存在的若干問(wèn)題展開(kāi)研究,提出相應(yīng)的干擾對(duì)齊算法。
　　1.針對(duì)傳統(tǒng)迭代干擾對(duì)齊算法復(fù)雜度高的問(wèn)題,研究了機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊及其改進(jìn)算法。機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊利用用戶分集,選擇信道較好的用戶,降低了系統(tǒng)中的干擾泄漏程度,從而達(dá)到干擾對(duì)齊的目的。但是,在實(shí)際的通信系統(tǒng)中,可供選擇的用戶數(shù)目較少,系統(tǒng)中干擾泄漏的可能性增大,這制約了機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊算法的性能

3、。針對(duì)此問(wèn)題,提出了機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊改進(jìn)算法。具體的,以各用戶干擾泄漏矩陣的最小特征值為度量,選取干擾泄漏最小的用戶進(jìn)行通信。同時(shí),結(jié)合信道狀態(tài)信息及用戶波束成形的信息,基站可通過(guò)奇異值分解(Singular Value Decomposition,SVD)選取濾波器,使干擾方向更有效的壓縮在干擾空間內(nèi)。另外,針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中獲得的信道狀態(tài)信息存在誤差的問(wèn)題,提出了能有效提高信干噪比的干擾對(duì)齊改進(jìn)算法。該算法通過(guò)降低系統(tǒng)中可確定的干擾功率,進(jìn)

4、而減少系統(tǒng)總的干擾信號(hào)功率。
　　2.針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中信號(hào)空間維度不夠高且完美信道狀態(tài)信息獲取難的問(wèn)題,研究了K個(gè)用戶 SISO干擾信道的盲干擾對(duì)齊算法。算法利用非對(duì)稱(chēng)復(fù)信號(hào)(Asymmetric Complex signaling,AC signaling)的設(shè)計(jì),增加了信號(hào)空間的維度,有效地解決了單天線約束問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)了盲干擾對(duì)齊。此外,本文證明了K個(gè)用戶干擾信道的系統(tǒng)自由度達(dá)到K/2,這同時(shí)也是發(fā)射端信道狀態(tài)信息已知時(shí)系統(tǒng)自

5、由度的上限。并對(duì)其系統(tǒng)性能通過(guò)仿真驗(yàn)證。
　　3.針對(duì)中繼輔助干擾對(duì)齊算法對(duì)時(shí)變信道適應(yīng)能力差且算法計(jì)算復(fù)雜度高的問(wèn)題,提出了改進(jìn)的干擾對(duì)齊算法。首先,在中繼SISO系統(tǒng)中,利用AC signaling的設(shè)計(jì),增加了信號(hào)空間的維度,有效解決中繼輔助的有限信道符號(hào)擴(kuò)展的問(wèn)題。分析了中繼端通過(guò)信道信息設(shè)計(jì)接收端的濾波器,實(shí)現(xiàn)干擾對(duì)齊,并仿真驗(yàn)證了與用戶間無(wú)干擾理想情況的性能相當(dāng)。其次,針對(duì)節(jié)點(diǎn)天線數(shù)對(duì)系統(tǒng)吞吐量的影響與約束,研究了中繼