信道信息受限下的干擾管理研究.pdf

1、隨著無線通信系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大以及無線通信需求的迅猛增長，干擾已經(jīng)成為影響系統(tǒng)性能的主要瓶頸。在下一代無線通信系統(tǒng)中，干擾管理勢必起到舉足輕重的作用。然而，現(xiàn)有的干擾管理理論和策略還存在很多問題。比如，當(dāng)信道狀態(tài)信息受限時(shí)，無線通信網(wǎng)絡(luò)中已有的信道容量結(jié)果和干擾管理策略將會(huì)面臨新的難題和挑戰(zhàn)。本文研究了信道信息受限情形下，多用戶無線網(wǎng)絡(luò)的極限性能和干擾管理策略，這主要包括信道信息受限時(shí)干擾對(duì)齊數(shù)值算法的設(shè)計(jì)，發(fā)射端信道信息受限時(shí)干擾信道的

2、空間自由度，以及有限速率預(yù)編碼反饋下的干擾管理策略等方面的問題展開深入研究。具體內(nèi)容如下：
　　1）針對(duì)單數(shù)據(jù)流K用戶干擾信道，提出了一種基于博弈理論與和速率最大化問題的分布式信號(hào)子空間干擾對(duì)齊算法。通過同時(shí)考慮干擾信號(hào)子空間最小化以及和速率最大化問題，給出了一個(gè)博弈理論框架來解釋干擾信道中用戶之間的博弈關(guān)系并且構(gòu)建了相應(yīng)的利己利他貝葉斯博弈代價(jià)函數(shù)。相比于其它的干擾對(duì)齊策略，所提出的算法在只知道發(fā)射端和接收端本地局部信道狀態(tài)信息

3、的情況下即可以實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)的空間干擾對(duì)齊。仿真結(jié)果表明，本算法能實(shí)現(xiàn)的自由度與完美信道狀態(tài)信息下的Cadambe-Jafar干擾對(duì)齊策略中得到的自由度相同。此外，本算法能有效的最小化接收端期望信號(hào)子空間中的泄漏干擾能量，并且相比于其它的幾個(gè)干擾對(duì)齊策略，也能獲得一個(gè)中等的平均和速率性能。
　　2）針對(duì)無時(shí)頻域符號(hào)擴(kuò)展的K用戶MIMO干擾信道，給出了發(fā)射端僅僅只有本地信道狀態(tài)信息時(shí)系統(tǒng)總自由度的內(nèi)界和外界。首先，利用干擾迫零技術(shù)，提供了

4、發(fā)射天線數(shù)分別為M1,M2，接收天線分別為N1,N2的兩用戶MIMO干擾信道在發(fā)射端僅有本地信道狀態(tài)信息時(shí)總的系統(tǒng)自由度以及可達(dá)性證明。該結(jié)果將完美信道狀態(tài)信息下的自由度結(jié)論擴(kuò)展到了發(fā)射端信道信息受限時(shí)的情形，并且驗(yàn)證了：該信道下發(fā)射端信道信息的損失并不會(huì)帶來系統(tǒng)總自由度的下降。然后，通過比較約束條件和變量的個(gè)數(shù)，得到了3用戶干擾信道在特定天線配置下總的可達(dá)自由度以及得到該自由度的干擾管理策略。而應(yīng)用干擾迫零策略和信號(hào)子空間分析方法，我

5、們將這一特定天線配置下的干擾管理策略及自由度結(jié)果推廣到了更一般化的3用戶干擾信道和K用戶MIMO對(duì)稱干擾信道。通過歸納與分析，證明了在發(fā)射端天線都為Mt，接收端天線都為Nr的K用戶MIMO對(duì)稱干擾信道中，當(dāng)發(fā)射端僅有本地信道狀態(tài)信息時(shí)，總的可達(dá)空間自由度為：min(Kmin(Mt,Nr),max(Mt,Nr))。另外，根據(jù)多用戶信息論中的精靈協(xié)助外界和多用戶接入信道自由度結(jié)果，我們給出了接收端天線數(shù)不小于發(fā)射端天線數(shù)時(shí)系統(tǒng)總的空間自由度

6、外界，通過比較可以發(fā)現(xiàn)，該外界與之前所證明的可達(dá)界之間是緊致的。
　　3）給出了有限速率發(fā)射預(yù)編碼矩陣反饋情況下，K用戶干擾信道實(shí)現(xiàn)空間干擾對(duì)齊的反饋策略和充分條件。在提出的反饋策略中，假設(shè)發(fā)射預(yù)編碼矩陣通過一條無誤差，無干擾的反饋鏈路以碼本索引號(hào)的形式從接收端傳輸給對(duì)應(yīng)的發(fā)射端。反饋策略給出了實(shí)現(xiàn)空間干擾對(duì)齊的理論復(fù)用增益所需要的反饋比特?cái)?shù)。另外，通過考慮泄漏干擾的能量水平，驗(yàn)證了該反饋比特?cái)?shù)下空間干擾對(duì)齊策略的可行性。根據(jù)相關(guān)