MIMO系統(tǒng)中干擾管理技術研究.pdf

1、無線信道是一種開放和共享媒質(zhì)，其廣播特性致使任何在發(fā)射機傳輸功率覆蓋范圍內(nèi)的通信節(jié)點都可能接收到該發(fā)射機的傳輸信號。因此，干擾在多用戶無線通信系統(tǒng)中廣泛存在，已成為制約系統(tǒng)容量提升的重要因素。近年來，干擾對齊和干擾中和作為兩種重要干擾管理技術受到了廣泛研究，兩種技術的應用使無線干擾網(wǎng)絡的容量有了突破性增長。
　　本文以多天線技術為基礎，以提升系統(tǒng)自由度為目標，深入研究多小區(qū)多用戶多輸入多輸出（MIMO:multiple input

2、 and multiple output）蜂窩干擾網(wǎng)絡和多用戶MIMO多向中繼網(wǎng)絡的干擾管理技術，主要研究內(nèi)容概括如下：
　　1）針對節(jié)點具有完美發(fā)射機信道狀態(tài)信息（CSIT:channel state information at the transmitter）的多小區(qū)多用戶MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡，研究能達到最優(yōu)系統(tǒng)自由度的干擾對齊算法。首先分析干擾對齊在多小區(qū)多用戶MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡中應用的可行性，并導出系統(tǒng)自由度上界。為了

3、達到系統(tǒng)自由度上界，提出一種基于靜態(tài)波束分簇的干擾對齊方案，該方案將波束向量劃分為固定維度的波束簇，并利用一對多干擾對齊實現(xiàn)小區(qū)間干擾對齊與消除。自由度結(jié)果表明，該方案能在最少總天線數(shù)配置下傳輸最多無干擾數(shù)據(jù)流，達到系統(tǒng)自由度上界，但無法應用于任意系統(tǒng)配置。為此，提出一種基于動態(tài)波束分簇的干擾對齊方案，該方案根據(jù)不同系統(tǒng)配置調(diào)整波束簇維度，并利用一對多和多對一混合干擾對齊實現(xiàn)小區(qū)間干擾對齊與消除。最后，將本文提出的兩種基于波束分簇的干擾

4、對齊方案與時分多址方案及分組干擾對齊方案進行了對比仿真。結(jié)果表明，相比于時分多址方案和分組干擾對齊方案，本文提出的兩種基于波束分簇的干擾對齊方案能獲得更大的系統(tǒng)自由度，且天線開銷更少。
　　2）針對具有反饋時延的多小區(qū)多用戶MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡，研究基于反饋機制的干擾管理方案。首先，針對具有混合 CSIT反饋的兩小區(qū)多用戶 MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡，提出一種利用混合CSIT反饋的回溯干擾中和方案。該方案摒棄了傳統(tǒng)干擾中和方案在傳輸過程

5、中消除干擾的思想，先接收干擾信號再通過用戶發(fā)送機制和波束矩陣設計，將多個時隙的干擾信號疊加為零，從而利用延時CSIT反饋消除小區(qū)間干擾，且能在任意反饋時延下成立。其次，針對具有延時輸出反饋的多小區(qū)多用戶MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡，提出一種基于延時輸出反饋的回溯干擾重構(gòu)方案。該方案充分利用輸出反饋包含多個用戶CSIT的特性，通過用戶發(fā)送機制與基站接收波束矩陣設計，在任意小區(qū)數(shù)規(guī)模下消除小區(qū)間干擾。仿真結(jié)果表明，本文提出的兩種干擾管理方案相比于時

6、分多址方案和回溯干擾對齊方案能獲得更大的系統(tǒng)自由度。
　　3）針對兩簇多用戶MIMO多向中繼信道，研究無CSIT反饋的盲干擾中和方案。首先，以任意天線數(shù)的兩簇兩用戶MIMO多向中繼信道為切入點，根據(jù)割集理論導出該信道模型的系統(tǒng)自由度上界。為達到該自由度上界，提出一種無需CSIT反饋的盲干擾中和方案，并分析了不同天線數(shù)對自由度增益的影響。其次，將研究模型擴展至兩簇K用戶MIMO多向中繼信道，分析并導出了該信道模型的系統(tǒng)自由度上界，通