多用户MIMO干扰信道下的联合干扰对齐和功率分配算法研究

发布时间：2017-05-16 22:05

  本文关键词：多用户MIMO干扰信道下的联合干扰对齐和功率分配算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动多媒体业务的迅速增长和用户数的增多,频谱成为极为有限的资源。多输入多输出(MIMO)系统能在不增加系统带宽和发送功率的前提下,大幅度地提升无线通信系统的可靠性和有效性。但是,多用户MIMO系统将带来非常大的干扰。干扰对齐技术作为一种新的干扰管理技术,能提供比以往干扰管理技术更好的性能。本学位论文的选题来源于导师承担的国家自然科学基金项目。本文主要研究多用户MIMO干扰信道中的干扰对齐技术,对干扰对齐的实现方式、常见分布式干扰对齐算法、联合干扰对齐和功率分配算法进行了研究,具体如下：(1)以MIMO X信道、K用户MIMO干扰信道、SISO信道为例,研究了特定情况下干扰对齐的实现方式,其中重点阐述了3用户MIMO干扰信道中干扰对齐技术在信号空间和信号尺度上的实现,并仿真比较了3用户MIMO干扰信道中采用空间干扰对齐方案与正交化方案时的和速率性能。仿真结果表明：采用干扰对齐,系统可以获取更高的和速率。(2)介绍了五种分布式干扰对齐算法：最小化加权干扰泄露、最大化信干噪比、最小化均方误差、交替最小化、秩约束秩最小化算法,并对这五种算法进行仿真,仿真结果表明,在和速率性能上,秩约束秩最小化算法最优,其次是最大化信干噪比和最小化均方误差算法,最差的是最小化加权干扰泄露算法和交替最小化算法。(3)为了进一步充分利用系统资源,同时基于算法复杂度的考虑,在最小干扰泄露算法的基础上引入类注水功率算法对各用户的各个数据流进行功率分配,提出了一种联合干扰对齐和功率分配算法,并采用迭代的方法求解。仿真结果表明：与等功率分配的最小加权干扰泄露算法相比,所提算法可以有效地降低总干扰功率,提高系统吞吐量。
【关键词】：MIMO 干扰对齐 分布式算法 功率分配
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 专用术语注释表9-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-12
• 1.2 干扰对齐技术的研究现状12-14
• 1.3 本文的主要内容与结构安排14-16
• 第二章 多用户MIMO信道模型及干扰对齐基本概念16-27
• 2.1 多用户MIMO信道模型16-20
• 2.1.1 MIMO广播信道和多址接入信道17-19
• 2.1.2 K用户MIMO干扰信道19-20
• 2.1.3 MIMO X信道20
• 2.2 自由度20-22
• 2.3 干扰对齐关键技术22-23
• 2.3.1 预编码22
• 2.3.2 反馈22-23
• 2.4 干扰对齐技术的起源-索引编码23-24
• 2.5 干扰对齐的可行性24-26
• 2.5.1 可解系统与不可解系统25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 理想干扰对齐的实现27-39
• 3.1 MIMO X信道的干扰对齐27-28
• 3.2 K用户MIMO干扰信道的干扰对齐28-35
• 3.2.1 信号空间干扰对齐28-34
• 3.2.2 信号尺度干扰对齐34-35
• 3.3 K用户SISO信道的干扰对齐35-36
• 3.4 仿真与分析36-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 分布式干扰对齐算法39-53
• 4.1 分布式干扰对齐算法的关键点39
• 4.2 分布式干扰对齐算法介绍39-49
• 4.2.1 最小化加权干扰泄露算法39-42
• 4.2.2 最大化信干噪比算法42-44
• 4.2.3 最小化均方误差算法44-45
• 4.2.4 交替迭代最小化算法45-47
• 4.2.5 秩约束秩最小化算法47-49
• 4.3 仿真与分析49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 多用户MIMO干扰信道的联合干扰对齐和功率分配算法研究53-64
• 5.1 系统建模53-54
• 5.2 一种新颖的效用函数54-56
• 5.3 联合优化问题的解耦56-59
• 5.3.1 非等功率分配条件下的最小干扰泄露算法56
• 5.3.2 基于效用函数的类注水功率分配算法56-58
• 5.3.3 联合干扰对齐和功率分配算法58-59
• 5.4 仿真与分析59-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 参考文献66-69
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文69-70
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目70-71
• 致谢71

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