多小区MIMO上行网络干扰对齐算法研究

摘要

在无线通信领域中，多输入多输出（MIMO）技术可以在不增加带宽的情况下提高系统容量，但是多小区 MIMO系统中存在小区内干扰和小区间干扰，这会严重降低系统性能。因此，干扰管理成为现如今一个迫切需要解决的问题。
　　首先，研究了干扰对齐的基本原理以及核心思想，利用自由度来衡量系统容量，并对现有的三种上行网络中的干扰对齐算法进行理论分析，指出每种方案的优缺点。
　　其次，详细分析了一种适用于高斯干扰多址接入信道下的干扰对齐和干扰消除方案，并通过理论推导验证其可行性。该算法通过图论的分析方法实现干扰对齐，并利用回程链路使基站通过协作实现干扰消除，但这种算法只适用于基站与用户之间关联固定的场景，而且没有求出系统的最优可达自由度。
　　然后，针对现有方案的不足，本论文提出了一种联合基站用户关联和干扰对齐及消除的算法，该算法适用于基站与用户之间关联任意的多小区 MIMO上行网络。本算法对该场景下基站与用户之间的关联进行数学建模，并将该数学模型转化为利用混合整数线性规划求解的子问题。在讨论子问题可行性的过程中提出了三个定理，并在子问题可行的条件下求出基站与用户之间关联的最优解使得系统可达自由度最大。针对所求的基站与用户之间关联最优化的场景，分别利用两种方法消除小区间干扰：第一种是在该系统模型中引入回程链路，通过基站间协作完成干扰消除；第二种是联合设计发送端预编码矩阵以及接收端解码矩阵实现干扰消除。
　　最后，在不同的系统配置下，对本文所提出的算法进行系统仿真并分析其性能，由仿真结果可以验证本文所提出的联合基站用户关联和干扰对齐及消除算法可以获得更大的自由度。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2国内外发展现状

1.3论文主要内容以及结构安排

第二章 干扰对齐技术

2.1干扰对齐基本思想

2.2干扰对齐实现方法

2.3干扰对齐关键参数

2.4 MIMO上行网络干扰对齐算法

2.5本章小结

第三章 干扰对齐及消除算法

3.1引言

3.2上行网络干扰对齐及消除算法

3.3信号子空间和干扰子空间的独立性分析

3.4基于图论对干扰对齐及消除方案分析

3.5本章小结

第四章 联合基站用户关联和干扰对齐及消除算法

4.1系统模型

4.2 MIMO上行网络下基站用户关联的数学模型

4.3混合整数线性规划算法

4.4干扰对齐及消除方案设计

4.5仿真及性能分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1论文工作总结

5.2今后工作展望

参考文献

致谢

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