论文总字数：23210字

摘 要

干扰对齐是近来出现在干扰网络容量分析中的激进想法。随着用户不断增多，干扰限制了无线通信网络的容量。在如今资源有限用户有不断增多的情况下，系统容量的提升有了新的方式——干扰对齐技术，该技术也成为降低通信系统中干扰的探索重点。干扰对齐技术主要是对接收端的干扰信号进行一系列的操作，以此压缩干扰占用的空间信道信道，同时又不影响应接收到的信号所占用的空间。论文主以介绍干扰对齐技术为主，同时也介绍了中继和协作多点传输技术的特点，讲明了在多用户情况下干扰产生的原因，还重点介绍了几种经典的干扰对齐技术。从干扰对齐的迭代算法引出，介绍了在MIMO系统下最大和速率的干扰对齐算法。这部分研究了一种新的迭代算法，目的是找到最大化平均总和速率的干扰对齐解决方案。在最后仿真实例表明，这种算法比传统的干扰对齐算法具有更高的吞吐量。对双用户X信道的传输进行设计，在发射机处利用Alamouti码对符号进行编码，在接收机处对齐干扰，分析仿真结果表明该方案可以实现较好的分集增益。

关键词：干扰对齐，协作通信，MIMO系统，X信道

Abstract

Interference alignment is a radical idea that has recently emerged out of the capacity analysis of interference networks. As the users increasing continuously, interference limits the capacity of wireless communication networks. With limited resources and ever-increasing number of users, there is a new way to increase system capacity—interference alignment technology. This technology has also become a hotspot in the current study to reduce interference in communication systems. The interference alignment technology mainly overlaps or cancels the interference signals of the receiver, compresses the resources occupied by the interference, and does not affect the signals that should be received at the same time. The thesis is mainly to introduce the interference alignment technology. At the same time, it introduces the characteristics of relay and cooperative multi-point transmission technology, explains the reasons for interference in multi-user situations, and focuses on several classic interference alignment techniques. From the iterative algorithms for IA, the maximum sum-rate interference alignment algorithms in MIMO system is introduced. In this section, it proposes a new iterative algorithm that purposes to find the IA solution that maximizes the average sum-rate. Simulation examples are provided showing that the proposed algorithm obtains IA solutions with significant higher throughputs than the conventional IA algorithms. The transmission of two-user X channel is designed. The Alamouti code is used to encode the symbols at the transmitter and the interference is aligned at the receiver. The simulation results show that this scheme can achieve better diversity gain.

KEY WORDS: Interference alignment, Cooperative communication, MIMO system, X channel

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 发展现状 2

1.3 结构安排 3

第二章 协作通信与干扰对齐 4

2.1 协作通信相关技术 4

2.1.1 中继技术 4

2.1.2 协作多点传输技术 5

2.2 干扰对齐技术 5

2.2.1 K用户干扰信道 6

2.2.2 X信道 7

第三章 MIMO系统下的干扰对齐算法 9

3.1 干扰对齐的迭代算法 9

3.2 干扰对齐的最大和速率算法 10

3.2.1 模型提出 10

3.2.2 Grassmann流形上的总和速率梯度 10

3.2.3 算法 11

3.3 总结 12

第四章 X信道下的干扰对齐技术 13

4.1 信道模型 13

4.2 用Alamouti编码设计干扰对齐方案 14

4.2.1 发送机对齐设计 14

4.2.2 接收机干扰消除 14

4.3 性能分析及结果 14

4.3.1 性能分析 14

4.3.2 仿真结果 15

第五章 总结与展望 17

致谢 18

参考文献 19

绪论

课题研究背景及意义

近年来，网络用户数持续的增加，导致了信息数据的不断飞速增长，宽带网络业务也在不断发展，与此同时用户对于无线网络速率的要求也不断提高。但是无线信道频谱资源的有限，研究如何在现有的无线网络频段资源下拥有更快更稳定的传输性能，是如今到未来很长的一段时间内网络通信领域的一个重点研究领域。

由于频谱资源的有限，多输入多输出技术可以有效的应对频谱利用率较低的问题。在同等的带宽下，多输入多输出（MIMO）技术能极大的提高通信系统的容量和频谱利用率。如下图1为MIMO系统原理图。经过空时编码后，传输信息流形成N个信息子流，这N个子流通过N根天线发送出去，经空间信道后由M根接收天线接收。

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