MIMO系統(tǒng)中干擾管理技術(shù)研究.pdf

1、無線信道是一種開放和共享媒質(zhì)，其廣播特性致使任何在發(fā)射機(jī)傳輸功率覆蓋范圍內(nèi)的通信節(jié)點(diǎn)都可能接收到該發(fā)射機(jī)的傳輸信號(hào)。因此，干擾在多用戶無線通信系統(tǒng)中廣泛存在，已成為制約系統(tǒng)容量提升的重要因素。近年來，干擾對(duì)齊和干擾中和作為兩種重要干擾管理技術(shù)受到了廣泛研究，兩種技術(shù)的應(yīng)用使無線干擾網(wǎng)絡(luò)的容量有了突破性增長。
　　本文以多天線技術(shù)為基礎(chǔ)，以提升系統(tǒng)自由度為目標(biāo)，深入研究多小區(qū)多用戶多輸入多輸出（MIMO:multiple input

2、 and multiple output）蜂窩干擾網(wǎng)絡(luò)和多用戶MIMO多向中繼網(wǎng)絡(luò)的干擾管理技術(shù)，主要研究內(nèi)容概括如下：
　　1）針對(duì)節(jié)點(diǎn)具有完美發(fā)射機(jī)信道狀態(tài)信息（CSIT:channel state information at the transmitter）的多小區(qū)多用戶MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡(luò)，研究能達(dá)到最優(yōu)系統(tǒng)自由度的干擾對(duì)齊算法。首先分析干擾對(duì)齊在多小區(qū)多用戶MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的可行性，并導(dǎo)出系統(tǒng)自由度上界。為了

3、達(dá)到系統(tǒng)自由度上界，提出一種基于靜態(tài)波束分簇的干擾對(duì)齊方案，該方案將波束向量劃分為固定維度的波束簇，并利用一對(duì)多干擾對(duì)齊實(shí)現(xiàn)小區(qū)間干擾對(duì)齊與消除。自由度結(jié)果表明，該方案能在最少總天線數(shù)配置下傳輸最多無干擾數(shù)據(jù)流，達(dá)到系統(tǒng)自由度上界，但無法應(yīng)用于任意系統(tǒng)配置。為此，提出一種基于動(dòng)態(tài)波束分簇的干擾對(duì)齊方案，該方案根據(jù)不同系統(tǒng)配置調(diào)整波束簇維度，并利用一對(duì)多和多對(duì)一混合干擾對(duì)齊實(shí)現(xiàn)小區(qū)間干擾對(duì)齊與消除。最后，將本文提出的兩種基于波束分簇的干擾

4、對(duì)齊方案與時(shí)分多址方案及分組干擾對(duì)齊方案進(jìn)行了對(duì)比仿真。結(jié)果表明，相比于時(shí)分多址方案和分組干擾對(duì)齊方案，本文提出的兩種基于波束分簇的干擾對(duì)齊方案能獲得更大的系統(tǒng)自由度，且天線開銷更少。
　　2）針對(duì)具有反饋時(shí)延的多小區(qū)多用戶MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡(luò)，研究基于反饋機(jī)制的干擾管理方案。首先，針對(duì)具有混合 CSIT反饋的兩小區(qū)多用戶 MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡(luò)，提出一種利用混合CSIT反饋的回溯干擾中和方案。該方案摒棄了傳統(tǒng)干擾中和方案在傳輸過程

5、中消除干擾的思想，先接收干擾信號(hào)再通過用戶發(fā)送機(jī)制和波束矩陣設(shè)計(jì)，將多個(gè)時(shí)隙的干擾信號(hào)疊加為零，從而利用延時(shí)CSIT反饋消除小區(qū)間干擾，且能在任意反饋時(shí)延下成立。其次，針對(duì)具有延時(shí)輸出反饋的多小區(qū)多用戶MIMO蜂窩干擾網(wǎng)絡(luò)，提出一種基于延時(shí)輸出反饋的回溯干擾重構(gòu)方案。該方案充分利用輸出反饋包含多個(gè)用戶CSIT的特性，通過用戶發(fā)送機(jī)制與基站接收波束矩陣設(shè)計(jì)，在任意小區(qū)數(shù)規(guī)模下消除小區(qū)間干擾。仿真結(jié)果表明，本文提出的兩種干擾管理方案相比于時(shí)

6、分多址方案和回溯干擾對(duì)齊方案能獲得更大的系統(tǒng)自由度。
　　3）針對(duì)兩簇多用戶MIMO多向中繼信道，研究無CSIT反饋的盲干擾中和方案。首先，以任意天線數(shù)的兩簇兩用戶MIMO多向中繼信道為切入點(diǎn)，根據(jù)割集理論導(dǎo)出該信道模型的系統(tǒng)自由度上界。為達(dá)到該自由度上界，提出一種無需CSIT反饋的盲干擾中和方案，并分析了不同天線數(shù)對(duì)自由度增益的影響。其次，將研究模型擴(kuò)展至兩簇K用戶MIMO多向中繼信道，分析并導(dǎo)出了該信道模型的系統(tǒng)自由度上界，通