無線通信中干擾對齊的理論與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近些年來，隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，干擾已經(jīng)成為制約無線通信系統(tǒng)容量提升的最主要的因素之一。在諸多干擾管理技術(shù)中，干擾對齊（Interference Alignment,IA）因其能獲得干擾網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)自由度（或復(fù)用增益）而引起了廣泛的關(guān)注。在多用戶系統(tǒng)中，每個用戶的信號空間可以劃分成兩個非重疊的子空間：一個是期望信號的子空間，另外一個是干擾信號的子空間。IA的目的在于把每個用戶的干擾都對齊在一個維度盡可能小的子空間內(nèi)，從而使自由度最優(yōu)

2、。
　　另外，除了干擾對齊，雙路中繼通信（或者更廣義的多路中繼通信)和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(Physical Layer Network Coding,PLNC)因?yàn)槟芴嵘l譜效率，也引起了人們的廣泛關(guān)注。如何把IA和這些技術(shù)有效地結(jié)合起來，以便獲得更高的自由度和傳輸速率，已經(jīng)成為近些年來網(wǎng)絡(luò)信息論的研究熱點(diǎn)。
　　本學(xué)位論文系統(tǒng)地研究了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下、不同發(fā)射端信道狀態(tài)信息（ChannelState Information at

3、 the Transmitter，CSIT)時各種無線信道的IA的理論和關(guān)鍵技術(shù)。研究的核心在于無線信道的自由度表征，及其對應(yīng)的可達(dá)方案的設(shè)計。本論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1.本文分析了有完全時延CSIT時MIMOY信道時的自由度。對于三用戶情形，提出了兩種傳輸方案:物理層網(wǎng)絡(luò)編碼多階段傳輸方案（Physical Layer Network CodingMultiple-Stage Transmission Scheme,PLN

4、C-MST)和可追溯的網(wǎng)絡(luò)編碼對齊（Retrospective Network Coding Alignment,RNCA）方案。其中，PLNC-MST把廣播(Broadcast,BC)階段分成三個階段來傳輸PLNC向量。比起Abdoli方案和時分多址（Time Division Multiple Access,TDMA)方案，PLNC-MST能獲得顯著的自由度提升。通過該方案，本文發(fā)現(xiàn)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼（PLNC）在有時延CSIT時能提供

5、自由度增益。RNCA為PLNC-MST的改進(jìn)型方案，采用兩個階段傳輸PLNC向量，通過更巧妙的高階符號/向量的選擇，能獲得比PLNC-MST更高的自由度。然后，本文把RNCA拓展到任意用戶情形（即K用戶MIMO Y信道），并生成了自由度的閉合表達(dá)式。最后，本文為三用戶MIMOY信道考慮了一種新的情形：用戶在MAC階段無CSIT,即半盲用戶。在BC階段，本文分三種情況考慮：中繼有完美CSIT、中繼有完全時延的CSIT、中繼無CSIT。自由

6、度分析結(jié)果表明，只要用戶的天線數(shù)足夠，半盲情形也可以取得和各用戶有完美CSIT情形下一樣的自由度。另外，本文提出了一種聯(lián)合物理層網(wǎng)絡(luò)編碼與天線選擇的算法（JointPLNC and Antenna Selection，PLNC-AS）。仿真顯示，PLNC-AS比傳統(tǒng)的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的信號空間對齊（Signal Space Alignment for Network Coding，SSA-NC）算法能獲得更高的傳輸速率。
　　2.本文

7、分析了雙路X中繼信道有完全時延CSIT時的自由度，并在RNCA的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步擴(kuò)展，提出了一種兩階段的可達(dá)方案。通過與四用戶的MIMOY信道的自由度對比本文發(fā)現(xiàn)，雙路X中繼信道因?yàn)橛脩襞c用戶之間的非連通性，在有完全時延CSIT時將導(dǎo)致歸一化自由度的降低。解析結(jié)果和仿真結(jié)果均表明，本文提出的兩階段傳輸方案，比起傳統(tǒng)的TDMA方案，不但有明顯的自由度提升，而且還有巨大的速率增益。
　　3.本文研究了K用戶對雙路干擾中繼信道中有完全