多用户MIMO无线通信及蜂窝网络中的干扰对齐技术研究

摘要

随着当今移动通信业务的飞速增长，频谱资源已经十分稀缺。多输入多输出（MIMO）系统能够在不增加系统带宽和发送功率的条件下，大幅度的提升无线通迅系统的频谱利用率。但是当多个用户共存时，用户之间的相互干扰会严重影响整个通迅系统的质量。干扰对齐技术的出现很好的解决了MIMO通迅系统中的用户间的干扰问题。
　　本篇硕士论文重点对多用户的MIMO无线通迅中的干扰对齐技术以及蜂窝网络通信中的干扰对齐技术进行了探讨与研究。具体研究点如下：
　　首先提出了一种关于MIMO干扰信道的干扰对齐优化方案，方案中联合设计MIMO干扰信道的线性发射端和接收端，当在系统的发射端功率一定的约束条件下，通过迭代的方法来求解使系统的总均方误差最小，最终达到优化系统MIMO干扰信道的目的。
　　然后研究了两小区多天线蜂窝系统中的一种线性干扰对齐算法。对下行通迅系统，算法通过设计发送预编码矩阵来消除小区内用户间的干扰，然后通过设计接收端的干扰抑制矩阵来消除相邻小区间的干扰，并且算法同样适用于两小区蜂窝网络上行通信系统。与现有的算法相比，本算法能够在需要更少的信道反馈的情况下获得更大的系统和速率的性能，并且算法复杂度低，需要的天线数少。
　　最后，为了优化系统的和速率以及尽可能的降低系统信息反馈对通信性能的影响，在蜂窝网络中提出了一种下行通迅单反馈的干扰对齐算法。算法在用户接收端以最小化干扰泄漏为目标设计干扰抑制矩阵，在基站发射端，根据基站庞大的计算能力，以最大化系统和速率为目标设计发送预编码矩阵，然后利用梯度下降法进行优化求解。仿真结果显示了新算法比现有的匹配滤波算法性能优越，可以有效提升蜂窝网络下行通迅系统的和速率。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2干扰对齐技术研究现状

1.3本文的主要内容与结构安排

第二章 干扰对齐技术基本原理

2.1干扰的处理方法

2.2自由度的概念与分析

2.3如何实现干扰对齐

2.4本章小结

第三章 MIMO系统干扰对齐技术

3.1单用户MIMO系统

3.2多用户MIMO系统

3.3 MIMO信道干扰对齐优化方案

3.4基于MIMO干扰信道的新干扰对齐优化方案

3.5仿真与分析

3.6本章小结

第四章 蜂窝小区干扰对齐技术研究

4.1两小区蜂窝系统干扰对齐算法

4.2自由度和复杂性分析

4.3仿真与分析

4.4本章小结

第五章 蜂窝小区下行通信干扰对齐优化设计

5.1系统模型

5.2最小化干扰泄漏设计

5.3梯度下降法

5.4仿真与分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢