单天线中继干扰信道的自由度研究

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1、单天线中继干扰信道的自由度研究王朝旭，张文逸（中国科学技术人学，电子工程与信息科学系）摘要：随看移动通信的迅速发展，频谱资源匮乏问题将口益明显。另一方面，4G通信将面临更加恶为和复杂的时变信道环境，再加上移动设备的功率受限等客观条件的约束，肌碍着4G高速率数据传输的实现。于是，在功率和频谱受限，H信道条件越发恶劣的未來移动通信传输环境下，如何尽可能地提高频谱利用率、实现大容量传输将是4G研究和未來无线通信界需要解决的最基础性的难题。本文利用干扰对齐技术对引入单天线中继的干扰信道口山度的影响进行了分析，得到在冇中继协作下，只需耍较小的时延扩展可以达到很人的口由度。因此通过一

2、个单天线中继的协助就可以人大化简传输机和发送机的结构，同时给出了三用户下的干扰对齐可行性预编码矩阵的构造，以及提岀了一个在屮继辅助下实现干扰对齐的快速算法。关键词：无线通信；干扰对齐；自山度；信道容量；时延扩展；屮图分类号：TheImpactonDegreeofFreedomWithaSingle-antennaRelayWangZhaoxu,ZhangWenyi(DepartmentofElectronicEngineeringandInformationScience,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei23002

3、7)Abstract:Inthispaper,wefirstinvestigatetheproblemofachievingthedegreeoffreedom(DoF)ofa3-usermultiple-input-multipleoutput(MIMO)interferencechannelwithasingle-antennarelay.ThefeasiblesolutionofinterferencealignmentneedsinfinitesymbolextensionstoapproachthefullDoFk/2.Whileitwasprovedrelay

4、scannotincreasethedegreeoffreedomofMIMOinterferencechannel,wcfindthatwccanexactachieveinterferencealignmentof3-uscrMIMOinterferencechannelwithonly2timeslotextensions,usingasingleantennarelay.Itissaidthataddingasingle-antennarelaycantremendoussimplifythetransmitter/receiverstructure・Meanwh

5、ile,detailedpracticalsolutionisgivenbasedontheidea・What'smore,weproposeanovelfastinterferencealignment(IA)algorithmwiththehelpofasingle-antennarelay.SimulationresultsshowthattheproposedfastalgorithmoutperformstheexistingtraditionalIAalgorithmswithfastconvergence・Keywords:Wirelesscommunica

6、tion;interferencealignment;DegreeofFreedom(DoF);channelcapacity;timeslotsextension;o引言随着人们对高速率、大容暈、高质量的多媒体业务的不断追求，现今的数据传输速率不足，频谱资源匮乏等问题口益明显。通过MIMO技术及OFDM技术，虽然已经可以获得高速率数据传播，但相应带來的更多的干扰以及更恶劣的信道环境阻碍着高速传播。现何的技术正在一筹莫展之时，干扰对齐技术提供了一个解决方案。干扰对齐的基木思想是将期望信号和干扰信号分别投影在接收信号的不同子空间中，使之互不相交。通过干扰対齐方法，K作者简介

7、：王朝旭（1989-）,男，博士通信联系人：张文逸，男，教授，博士生导师・wenyizha@ustc.edu.cn用户干扰信道的容量近似为c(SNR)=；log(SNR)+O(log(SNR))即使K个用户竞争和同的频段，每个用户仍可以在一半的时间是无干扰的。而协作通信技术利用屮继协助当前节点进行通信。将二者结合可以大大的提高频谱利用率、提高信道容量，实现大容量传输。Cadambe和Jafarm提出，如果发送符号不进行扩展，则干扰对齐几乎不可能得到干扰信道&由度的上界，同时指出中继的引入不会增加信道矩阵非零的干扰信道的白由度。