多用户无线通信系统中干扰对齐技术的研究.pdf

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2、ostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByJunChenSupervisor:Prof.ChenLiu,AssociateProf.YouhuaFuMarch2015*A~~M~~~~~~~~~+A~~~m~~*ff~m~I~~~~~~R~-.gftm~.~T~~~m~~~~~~w~~~*·~~~~§~~~As~~~~-~~~M~~*·~~§~~~~~m~~*~~~~ftwm~~~&~~~w~mtt~~~.~a-~I~~~~~*~~~-~ff~~-~B~

3、~~~~7~-~~~#*~7WA.*A~&~~H~~ffi~m~~~~~.••*m-wffi~~~~•e.*A~~~~~~*~~~~-*~~*~*$n~m~~~~~~~~#~~~~~;ft~~~•ftoo~M~:m~~~m~~~~$~m~~3~A~~•mw~fi~•;m~*m~~,•~~~M~·~~~*~,~~*~&~~.*~~~~ffl~~~~~~~~~~3ffi-~.~~~0~C§~~~)~~~~~~*~~~~~~~.摘要无线通信技术不断地发展，使得多用户多输入多输出（MIMO）系统开始逐步取代了单用户MIMO系统，随之而来地

4、就是多用户间的多址干扰问题。传统的干扰消除技术有将干扰当作噪声来处理、信道的正交化及直接将干扰解码出来这几种方式。根据干扰信号与期望信号两者之间的相对强弱，选择适合的干扰消除技术。但这些方式各有利弊，适用范围比较狭窄，且当用户数目不断增加，会降低单个用户的频谱效率，从而导致整个系统性能的下降。而干扰对齐技术是将干扰信号对齐到一定的有限维空间内来最大化期望信号传输空间的一种处理干扰的全新技术，当用户数目不断增加，系统容量也随之线性增加。在系统容量资源匮乏的今天，该技术势必成为无线通信领域的一个重要研究点。本文的选题来源于导师承担的国

5、家自然科学基金项目。本文首先研究了干扰对齐的两种经典对齐算法，分别是干扰矢量对齐和干扰格点对齐。给出了在3用户下的干扰对齐闭式解，并结合迫零或顺序干扰消除方式来消除对齐后的干扰，从而使得干扰能够完全消除。仿真结果表明，干扰格点对齐算法的误比特率性能总体上优于干扰矢量对齐算法，顺序干扰消除方式比迫零方式更加有效。然后分别基于不同的优化准则如最小化泄漏干扰（MLI）、最大化信干噪比(Max-SINR)和最小化均方误差(MMSE)研究了迭代干扰对齐算法。使用干扰对齐的闭式解是有条件限制的，在实际的系统中大多是不满足的，也就是说干扰无法完

6、全对齐。因此，通常将干扰抑制矩阵和预编码矩阵进行迭代来尽量对齐干扰，从而达到减少干扰的目的。仿真结果表明，基于MMSE准则的干扰对齐算法的性能最佳，基于Max-SINR准则的干扰对齐算法的性能次之，基于MLI准则的干扰对齐算法的性能较差。最后，本文从4用户高斯干扰信道入手，推广到多用户的情形，研究了在特定条件下多用户（大于3用户）的干扰对齐闭式解，提出了一种新的干扰对齐算法，该算法能够对齐部分干扰，将无干扰信号的空间留给期望信号传输，并将干扰迫零消除。这种方法无需迭代，大大降低了计算的复杂度。通过仿真也可以看出，能达到与传统算法相

7、同的总速率，在高信噪比处误码率性能略好。关键词:多用户，MIMO干扰信道，干扰对齐，格点对齐，矢量对齐，迫零检测IAbstractWiththedevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,multi-userMIMOsystemgraduallyreplacedthesingle-userMIMOsystem,andthenmultipleaccessinterferenceproblemsarebeenbroughtout.Someinterferencecancellationap

8、proachescanbesummarizedasfollows:orthogonalize,treatasnoiseanddecode.Withtheincreaseofusers,spectrumefficiencywillbedeclined