多用户认知MIMO网络中干扰对齐技术的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文多用户认知MIMO网络中干扰对齐技术的研究硕士研究生：刁雪莹指导教师：李一兵教授学科、专业：信息与通信工程论文主审人：叶方副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文多用户认知MIMO网络中干扰对齐技术的研究硕士研究生：刁雪莹指导教师：李一兵教授学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegree

2、ofM.EngResearchonInterferenceAlignmentinMulti-UserCognitiveMIMONetworkCandidate:DiaoXueyingSupervisor:Prof.LiYibingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineer

3、ingUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家

4、有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日多用户认知MIMO网络中干扰对齐技术的研究摘要认知无线电作为一种有效提高系统频谱利用率的技术受到了广泛的关注，但是如何管理

5、主次用户共信道传输所导致的严重干扰成为亟待解决的问题。由于干扰对齐技术能够分离干扰子空间和期望空间，在抑制干扰的同时能够为系统带来更多的复用增益，从而提升系统的信道容量，因此被认为是认知无线电网络中干扰管理的有效办法。本论文针对多用户认知MIMO系统下的干扰对齐技术展开研究。首先研究单主用户多次用户认知MIMO网络中的干扰对齐技术。针对由于次用户对主用户无干扰的要求而引起的次级网络自由度降低，进而导致高信噪比阶段性能较低的问题，提出一种基于主用户自由度二分的和速率最大化的IA算法，该算法依据授权用户业务模式所规定的门限速率要求，通过自适应地改变授权用户的发送自由度为次

6、级网络提供了更多的可用自由度。对于次级网络，算法以最大化和速率为目标进行设计。考虑到直接优化和速率会导致较高的计算复杂度，因此论文首先根据Minkowski不等式的推广将和速率的计算公式变为不含求逆运算的两部分，然后选择简化后的和速率公式作为目标函数进行求解。所提算法能在满足主用户最低速率要求的情况下获得更高的网络总速率。其次，基于多主用户多次用户的认知MIMO网络，分别针对信道具有互易性以及不具有互易性两种情况，研究了相应的干扰对齐算法。首先，针对信道具有互易性的情况，研究了一种基于干扰子空间对齐的最小化干扰泄漏功率的IA算法。针对该算法在设计时没有考虑期望信号的传

7、输，进而不能保障期望信号质量的问题，提出一种干扰空间维度和泄漏功率联合最小化的干扰对齐算法，该算法在期望信号矩阵平方根的迹约束下，通过联合优化干扰子空间维度和干扰泄漏功率，将干扰信号限制在低维度空间的同时，降低了泄漏的干扰功率，提升了网络总速率。最后，针对信道不具有互易性的情况，考虑到收发机联合设计的迭代机制会给系统带来大量的冗余负担，提出一种仅在发送端设计的改进的干扰子空间距离最小化的干扰对齐算法。不同于直接最小化干扰子空间距离的方法，算法引入对齐子空间的概念，通过将所有干扰子空间对齐在对齐子空间的方法实现压缩干扰信号维度的目的，大大降低了每个接收