【摘 要】
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随着无线通信业务的高速增长,无线频谱资源日益紧缺。多输入多输出(MIMO)技术能够在不增加频谱资源的情况下,极大地提高无线通信系统的频谱利用率,但是随着天线和用户数目的
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随着无线通信业务的高速增长,无线频谱资源日益紧缺。多输入多输出(MIMO)技术能够在不增加频谱资源的情况下,极大地提高无线通信系统的频谱利用率,但是随着天线和用户数目的不断增多,干扰已成为制约整个系统容量提高的关键问题。针对这一问题,干扰对齐作为一种新型的干扰管理方式受到了大量关注。干扰对齐算法的实现需要发射端已知信道状态信息,实际场景中信道状态信息需要在接收端量化后反馈给发射端,形成有限反馈。信道状态的精确性严重影响干扰对齐技术的性能,导致系统干扰泄露的产生。因此,本文针对多用户MIMO系统中有限反馈信道状态造成的干扰泄漏问题,先后提出了基于路径损耗的动态反馈干扰对齐算法和基于动态反馈与功率分配的干扰对齐算法。首先,本文详细介绍了干扰对齐和有限反馈技术的一些基本概念和原理,包括信道容量自由度,预编码和几种经典的干扰对齐算法。此外,还对有限反馈和量化编码技术的原理和实现方式进行了阐述。其次,本文研究了非均匀路径损耗对有限反馈下干扰对齐性能的影响。通过建立多用户MIMO干扰信道模型,分析了系统和速率与信道状态反馈比特分配和信道损耗之间的关系,得到了在动态反馈条件下系统和速率的解析表达式;在此基础上,以系统容量提升为目标,对反馈比特分配优化问题进行建模;并根据信道的准静态特性利用拉格朗日乘子法进行了求解,得到反馈比特数的分配方案,设计了一种基于信道损耗的动态反馈干扰对齐算法。通过仿真分析,该动态反馈比特的干扰对齐算法可以有效的减少系统干扰泄漏,提高系统和速率。最后,本文研究了多条数据流的发射功率对有限反馈下干扰对齐性能的影响。分析了系统和速率与信道状态反馈比特数和数据流发射功率之间的关系,推导了在动态反馈比特和发射功率条件下系统和速率的数学表达式,并以最大化系统和速率为目标,对目标优化问题进行了求解,得到了一种基于动态反馈和功率分配的干扰对齐算法。仿真结果表明,该方法能更进一步减少干扰泄漏强度,提高系统和速率。
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