无线通信系统中干扰对齐算法的研究

本科生毕业论文（设计）

中文题目 无线通信系统中干扰对齐算法的研究 英文题目 The Algorithm Of Interference Alignment In

Wireless Communication System

学生姓名 朱 玲 班级 10级10班 学号 20101022

学 院 通信工程学院 指导教师 胡 封 晔 职称 副 教 授

专 业 信息工程

吉林大学学士学位论文（设计）承诺书

本人郑重承诺：所呈交的学士学位毕业论文（设计），是本人在指导教师的指导下，独立进行实验、设计、调研等工作基础上取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品成果。对本人实验或设计中做出重要贡献的个人或集体，均已在文中以明确的方式注明。本人完全意识到本承诺书的法律结果由本人承担。

摘 要

摘 要

随着无线通信业务的高速发展，以及无线智能手机的普及，用户数量的急剧增加，给信道容量提出了很大的挑战。因此频谱资源极度稀缺，造成各种提高频谱利用率的技术得到了巨大发展。在这一发展过程中，多输入多输出系统得到了很大关注，随着MIMO系统的引入，随之而来的用户间的干扰也成了一大难题。而近数十年关于干扰对齐的研究，使 干扰对齐受到了很大的关注，因其能在抑制干扰的同时，能保持合理的自由度。近年许多干扰信道模型及相应的干扰技术相继提出，从不同角度审视了干扰性质。

首先，本文先分析了干扰对齐的基本原理，自由度表征的信道容量，以及典型的X信道和高斯干扰信道。

其次分析迭代干扰对齐算法，早前的关于干扰对齐方案一个很大的顾虑在于获取全部信道信息。然而在本文中，我们提供的迭代算法的示例，利用无线网络的对偶信道，在只知道本地信道信息的情况下实现干扰对齐，本文研究的算法，都是基于理想状态下的信道状态，且都是可逆信道，着重研究的两种分布式算法，即最大信干噪比算法和最小干扰泄漏算法，这二者的共同点都是用迭代算法寻求较为可靠地预编码矢量和干扰抑制矩阵。相对不同的地方在于，前者目的是最大化自己接收机的信干噪比，后者主要最小化接收端泄露的干扰功率，都能有效地减少干扰，达到干扰对齐。

最后，经过实验仿真结果分析，得到了一些和传输速率曲线，也对干扰对齐的可行性条件给出了一些见解。

关键词 干扰对齐 自由度 分布式处理 迭代算法 MIMO

ABSTRACT

ABSTRACT

With the rapid development of wireless communication services，and the popularity of wireless mobile phones， a sharp increase in the number of users， which raise a great challenge to channel capacity. the scarcity of spectrum has resulted in a huge development of a vast variety of techniques to improve spectrum utilization， In this development process， multiple-input multiple-output(MIMO) system has attracted great attention， With the introduction of MIMO systems， the consequent interference between users has become a major problem. The study of the past few decades on interference alignment， so that interference alignment has got a great concern， Because the interference can be suppressed while maintaining a reasonable degree of freedom， In recent years， many interference channel models and the corresponding interference schemes have been proposed， from different angles to examine the nature of the interference.

Firstly， This paper analyses the basic principle of interference alignment， characterized freedom channel capacity， and a typical X channel and Gaussian interference channel.

Second， the analysis of iterative interference alignment algorithm，earlier another important concern for interference alignment schemes is the requirement of global channel knowledge. However in this work we provide examples of iterative algorithms that utilize the reciprocity of wireless networks to achieve interference alignment with only local channel knowledge at each node. Algorithms of this paper are based on the channel state under ideal conditions， both are reciprocal channels， we focuses on the two distributed algorithms. That is MAX-SINR and MIN-WLI，they use an iterative algorithm to seek a more reliable pre-coding vector， and interference suppression matrix. The difference between them is，the former’s purpose is try to maximize the signal to interference and noise ratio at each receiver，the another one is minimize the leakage of interference，both of them can reduce interference efficiently，achieve interference alignment.

Finally，after the experimental analysis of simulation results，can get impressive transfer rate. These algorithms also provide numerical insights into the feasibility of interference alignment that are not yet available in theory.

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