多用户MIMO系统中分布式迭代干扰对齐研究

干扰是无线通信网中亟待解决的问题之一,针对多用户MIMO系统,结合最新的分布式算法,总结并比较了几种分布式迭代算法的复杂度以及能够实现的最大系统自由度.不同于两用户的MIMO X信道可以直接得到干扰对齐预编码矩阵,利用了信道互易性的分布式迭代算法能够很好地解决由于用户数和约束条件的增加造成干扰对齐预编码矩阵可能无解的问题.最后仿真验证了分布式迭代算法的有效性.     

基于干扰信道的干扰对齐算法综述

在无线通信系统中,用户间干扰总是制约着网络的吞吐量,因此寻求有效的干扰管理方法显得尤为关键.文中首先引出多种传统的干扰管理方法,但基于这些方法的系统容量都会受到干扰的限制,而且随着用户数的增加,很难获取这些方法的一般解.然而干扰对齐算法可使系统的总容量随着用户数的增加线性递增,文中重点综述两类干扰对齐算法:一类是基于信号空间的干扰对齐算法,另一类是基于信号编码级的干扰对齐算法,最后简要分析了干扰对齐算法的可行性和应用前景.     

干扰泄漏最小的多小区MIMO干扰对齐算法

在3小区多输入多输出(MIMO)干扰对齐通信系统中, 提出一种基于系统总干扰泄漏最小的预编码矩阵组的选择算法.首先求出系统中所有变换矩阵,并基于干扰泄漏最小准则从中寻找出最优的变换矩阵;再依据干扰对齐的最大自由度选出一半的特征向量组成预编码矩阵.仿真结果表明:与现有干扰对齐预编码矩阵的设计方案相比,文中提出的算法在系统和速率性能上有明显的改善,而且该算法在统计信道状态信息下同样具有优势.     

三小区多用户蜂窝系统的分组干扰对齐算法

针对3小区,每小区多个用户的蜂窝系统,提出了一种基于分组的线性干扰对齐算法.算法首先对系统中所有的用户进行分组,分组后的每组包含3个用户,且3用户分别来自系统中3个不同的小区,通过分组将复杂的蜂窝多址接入信道转换为较简单的干扰信道;然后在用户端通过联立多矩阵,应用特征向量求解预编码矩阵将每个分组中的干扰进行两两对齐,压缩干扰子空间,再利用最大化弦距离理论对得到的预编码矩阵进行进一步的优化,最后在基站端利用矩阵逆的性质以较低的计算复杂度设计干扰消除矩阵将系统中的干扰完全消除.通过系统仿真分析显示,该算法较传统的蜂窝干扰对齐算法,能以较低的天线配置和较低的计算复杂度实现较高的系统容量.     

全双工中继协作下认知MIMO系统的自干扰收集

针对传统基于能量收集的全双工认知多输入多输出(MIMO)系统忽略自干扰对提高能量利用率的作用问题,建立了基于全双工MIMO的认知中继网络,通过能量收集技术进行自干扰收集.研究了系统能量效率最大化问题,在满足中继发送功率限制等约束条件下,对传输信号协方差和功率划分因子进行联合优化.利用半定松弛算法将系统优化问题转化成凸优化问题,并结合注水功率算法分析得到最优解.仿真结果表明:与传统自干扰消除模式相比,所提方案在保证系统频谱效率的同时,系统能量效率还可提高13.9%;在自干扰收集模式下,与系统容量最大化方案相比,所提方案每传输1 bit信息可降低近0.1 J的功率消耗.     

多小区环境中基于动态功率分配的干扰安排算法

在多用户MIMO (Multiple-Input Multiple-Out put)干扰信道环境中,为了充分利用系统的总功率,将用户受到的干扰最大化地重叠,以提高系统性能.给出了MIMO干扰信道模型及子空间干扰安排算法分析;针对如何最大程度地利用系统功率问题提出了一种采用动态功率分配的干扰安排算法.仿真结果显示,该方案...     

基于FastICA的盲干扰对齐算法

为克服现有的干扰对齐方法中发送端信道传输信息不足的问题, 提出了一种新的盲干扰对齐（BIA: Blind Interference Alignment）算法。在K用户MIMO(Multiple Input Multiple Output)干扰信道中, 发射端已经建立起干扰对齐机制条件下, 依照盲源分离(BSS: Blind Source Separation)理论, 将IA（Interference Alignment)模型与BSS模型相结合, 在接收端采用FastICA(Fast Independent Component Analysis)算法, 建立以干扰对齐为模型的目标函数。对数据进行中心化, 通过逐个分离的方法, 单独分离每个独立分量, 从而提取期望信号。Matlab仿真结果表明, 该算法能在未知信道状态信息的情况下有效实现干扰对齐, 同时具有较好的误码率。     

最大化信干噪比的动态功率分配干扰对齐算法

干扰对齐作为一种新颖的干扰处理方法,近些年来得到了学术界的广泛关注,其中分布式迭代算法由于实用性好而使得应用前景良好.传统的分布式迭代算法中并未考虑功率分配的问题,其算法性能有进一步提升的空间.为了进一步提高分布式干扰对齐算法的信干噪比性能,提出了一种基于功率分配和干扰对齐的联合迭代优化方法.该算法中通过建模得到多用户MIMO干扰信道的等效信道,根据信道矩阵的迹来计算分配功率,并通过最大化信干噪比的方法来得到预编码矩阵和接收滤波器矩阵.仿真结果表明,该方法与等功率分配算法相比,其平均信干噪比大幅提高,证明了所提方法的优势.     

双向中继信道中用户和中继协作干扰管理算法

针对目前提出的大部分双向中继信道中干扰对齐算法得到的结果通常不是系统全局最优解的问题,通过用户协作和中继协作设计预编码矩阵实现干扰对齐算法,优化整个系统的总速率性能.此外,分别通过用户和中继协作功率控制将干扰当作噪声处理,实现双向中继信道中的干扰管理.仿真结果表明:用户协作和中继协作干扰管理算法的系统整体性能都较好,当中继节点发送功率较大时,用户协作模式系统的总速率性能优于中继协作模式的.     

高铁环境下基于大规模多入多出自适应波束成形的干扰对齐

随着高速铁路的快速发展,高铁用户对移动互联网的需求与日俱增。高铁环境下,信道处于快时变状态,列车速度越高,信道变化越快,信道状态信息(channel state information,CSI)存在严重的不准确性。针对此问题,首先对高铁环境下的CSI建模,通过统计特性与瞬时CSI对其进行动态修正。同时,为了保障高铁在运行过程中获得最佳的系统容量,还提出一种基于自适应波束成形的干扰对齐方法;该方法将天线分成两组,通过设计预编码,使干扰对齐到零空间,从而在接收端消除干扰。数值结果表明,所提的方法能很好地适应高速移动场景,达到最优的系统容量。     

Interference Alignment Algorithm for Considering the Throughput of Cognitive Users in Cognitive MIMO Network

The cognitive multiple input multiple output( MIMO)network can utilize radio spectrum efficiently and satisfy the demand of high data rate. In order to decrease the interference during transmission,a new interference alignment( IA) algorithm based on cognitive MIMO networks is proposed in this paper. The algorithm is realized by designing two-level pre-coding, the first-level precoding aligns the interference generated by the cognitive users( CUs) to unused sub-channels of the primary user( PU),thereby eliminating the interference of CUs to PU; the second-level precoding is used to improve the throughput of CUs. Simulation shows that the proposed IA algorithm can eliminate the interference that the CUs produce on the PU and improve the throughput of CUs spontaneously.     

多小区 MIMO 网络中一种新的 D2D 通信干扰对齐算法

当多小区MIMO（multiple-input multiple-output）网络中引入D2D（device-to-device）技术后形成D2D-MIMO干扰网络,为解决其干扰问题,提出了一种基于天线数奇偶性的发送端数据流分配方案和基于该方案的干扰对齐（interference alignment,IA）算法。该算法通过最小化基站泄露到非目标用户的信号功率来求解蜂窝链路的预编码矩阵,通过最大化蜂窝用户的信干噪比（signal to interference plus noise ratio,SINR）来求取蜂窝链路的干扰抑制矩阵,进而通过线性干扰对齐消除蜂窝内干扰,并推导了系统的最大自由度（degrees of freedom,DOF）。理论分析和仿真表明,相对于现有算法而言,该算法提高了系统的自由度、频谱效率和能量效率,降低了对天线数的要求,增强了系统的灵活性。     

Closed-form interference alignment with heterogeneous degrees of freedom

Interference alignment ( IA) has been recognized as a promising technique for obtaining the op-timal degrees of freedom ( DOF) in interference networks.A closed-form interference alignment de-sign is proposed for three-cell uplink transmissions with heterogeneous DOFs.By exploiting the het-erogeneity of DOFs from different transmission links, full or partial interference alignment precoders are calculated at each base station ( BS) .Aided by information exchange among BSs, the precoders can be finally obtained for all transmission links.Comparing to existing IA methods, the proposed scheme has a closed-form expression.Furthermore, there is no need to go through the iterative adap-tation or jointly calculate the precoder and the equalizer.Simulation results show that the proposed design is able to achieve the optimal DOF performance with the advantage of perfect alignment capa-bilities.     

MIMO干扰信道下基于功率分配的干扰抑制算法

为了抑制MIMO干扰信道下的多小区干扰,采用子空间干扰抑制算法和功率分配相结合的干扰抑制方案,该方案充分利用系统总功率,将多小区干扰尽可能地重叠,以提高系统的性能.理论分析及仿真结果表明,与传统干扰抑制方案相比,该方案仅牺牲极微小的系统容量,却明显地降低了系统的干扰功率.     

利用线性约束的二阶最小均方算法进行自适应空时抗干扰

在无线衰落的通信信道中，空时编码的多输入多输出的（MIMO）系统具有很好的性能，但是多址干扰也很严重，提出一种自适应线性约束的二阶最小均方（LC-SOLMS）空时抗干扰算法，来抑制多址干扰和噪声。模拟结果证明：该算法具有较好的干扰抑制能力和快速的收敛性能。     

Interference Suppression for MIMO Device to Device Pairs Underlaying Cellular Network

Device to device(D2D) communications may generate interference to the existing cellular networks.An interference suppression(IS) scheme is proposed in this paper.With this scheme,the threshold of D2D-pairs(D2D-Ps) communication was designed to reject the D2D-Ps which were not satisfied the threshold constraint,ensuring that the cellular users(CUs) had priority to use the spectrum resources.Then the interference from D2D-Ps at the receiver of CUs was eliminated first by precoding at the D2D transmitter and decoding at the CU's receiver.Next,the interference between D2D-Ps was suppressed by using interference alignment(IA).Performance analysis shows that the priority of CUs using the spectrum resources has been guaranteed;the interference generated on the cellular links is well eliminated;the interference between D2D-Ps can also be suppressed.