蜂窝网络下行链路干扰对齐技术研究

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1、硕士学位论文＿錢－塌＾ｍｍｙ责ｌ蜂窝网络下行链路干扰对齐技术研究作者姓名杨真指导教师姓名、职称田红心副教授申请学位类别工学硕士Ｉ学校代码10701学号1501120197分类号TN92密级公开西安电子科技大学硕士学位论文蜂窝网络下行链路干扰对齐技术研究作者姓名：杨真一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：田红心副教授学院：通信工程学院提交日期：2018年4月ResearchonInterferenceAlignmentTechnologyintheDownlinkofCellula

2、rNetworksAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinCommunicationsandInformationSystemsByYangZhenSupervisor:TianHongxinTitle:AssociateProfessorApril2018摘要摘要多小区多用户下行链路中同时存在小区间干扰（ICI,Inter-CellInterference）和用户间干扰（IUI,Inter-UserInterferen

3、ce），严重影响了通信系统的容量和性能，因此有效的干扰管理手段成为了研究热点。干扰对齐技术是一种有效的干扰管理机制，能克服传统的干扰管理方案的不足，彻底消除干扰，从而显著提高系统容量。随着小区及用户数增加，干扰对齐需要的收发天线数量和信道状态信息量相应增大，导致复杂性大大增加，因此干扰对齐很难应用于小区数量庞大的蜂窝网络。本文提出了基于干扰图的干扰对齐算法，不仅可以消除IUI和ICI，提高系统性能，并且其性能与网络规模无关。论文主要工作如下：1.分析了基于干扰图的蜂窝网络平均每小区自由度。以最大平均每小区自由度为目标函数、下行广播信道干扰对齐可行性条件为约束条件进

4、行优化方法设计。其中约束条件的变量数随着网络中用户对数增加而增加，因此该优化问题为非线性、离散优化问题。为解决这一难题，利用干扰图的拓扑结构将优化问题转化为变量数较小的线性问题。最终得到了蜂窝网络平均每小区自由度的表示式，为该场景下干扰对齐算法设计提供了重要参考依据。2.提出了基于干扰图的分组干扰对齐算法。首先利用干扰图表征蜂窝模型，然后选取其中几个小区作为一簇，簇内利用分组干扰对齐算法消除干扰，最后通过簇的平移消除簇间干扰，实现蜂窝网络内所有活动小区的干扰对齐。仿真结果表明该算法减少了收发天线数及计算复杂度，提高了系统容量，且整体性能不受网络规模限制。3.分组干

5、扰对齐算法需要将接收端信息反馈到发送端，增大了系统开销。为解决这一问题，提出了一种基于级联预编码的干扰对齐算法。设计了级联预编码矩阵，该编码矩阵的一级预编码器是通过奇异值分解小区中IUI信道得到，二级预编码器用于对齐ICI；通过在接收端设计波束赋形矩阵可以消除全部ICI。与分组算法仿真对比分析，所提算法可以达到理论自由度，并且不需要反馈信息。4.在此基础上，提出了一种基于干扰图的级联预编码干扰对齐算法。在设计干扰图分簇方式后，通过使用级联预编码干扰对齐算法来消除簇内用户间、小区间及簇间干扰。仿真结果表明该算法提高了系统容量，整体性能同样不受网络规模限制。关键字：干

6、扰对齐，自由度，干扰图，蜂窝网络，下行链路IABSTRACTABSTRACTTheinter-userinterference(IUI)andinter-cellinterference(ICI)greatlyrestrictedthespectrumefficiencyexistinmulti-cellmultiuserdownlinks.Hence,itisimportanttodesigneffectiveinterferencemanagementmethods.Interferencealignmenttechniqueisaneffectiveinte

7、rferencemanagementmechanismthatcanovercometheshortcomingsoftraditionalinterferencemanagementschemes,eliminatetheinterferencecompletely,andincreasesystemcapacitysignificantly.Withtheincreaseofthenumberofcellsandusers,themoretransmitandreceiveantennasandtheamountofchannelstateinformatio

8、narer