协作通信系统中基于干扰对准机制的干扰消除技术研究

In wireless communication systems, all nodes share the channel, and it is to inevitable to cause multi-user interference. The capacity of interference channels is an important direction of information theory. The solutions of interference cancellation will affect system performance.. This project will study a cooperative communication theory and interference cancellation technique based on interference alignment in cooperative communication system,along with MIMO technique, OFDM technique and so on. By using cooperative diversity, the performance of cell edge user will be improved. This project will give important theoretical foundation and technical support for next generation communication systems. The research contents of this project include transmission theory based on interference alignment and in single cell, relay aided and multi-cell communication systems.

在无线通信系统中，由于所有的通信节点共享无线信道这个通信媒介，因此不可避免地会出现多用户间的干扰，干扰网络的信道容量分析一直是信息论领域的热门课题之一，有效的干扰消除解决方案将直接影响系统性能。. 本课题拟在协作通信系统传输理论的基础上，基于干扰对准技术，结合已有高效传输技术，如：ＭＩＭＯ技术，ＯＦＤＭ技术等，研究高效的多点协同传输理论和干扰消除方法。通过利用协作增益，提升小区边缘用户的通信体验，为新一代移动通信的发展提供重要的理论依据和技术支持。本课题研究内容主要解决单小区系统，双向/多向中继系统以及多小区协同传输下基于干扰对准的多用户并行传输理论和方法。

本课题分别着眼于中继辅助小区通信场景、无线局域网WLAN通信场景、异构小区通信场景三种不同类型的干扰环境，从信号处理的角度分析干扰产生的原理，利用干扰对齐的基本思想，完成系统优化设计，并搭建了用于验证部分算法可行性的硬件实验平台。此外，本课题针对现在极具实用价值的大规模天线场景，结合能量效率、绿色通信等关键技术，探讨了干扰对齐技术的应用可能及潜在的研究方向。.1.对两小区异构通信系统，分析了在异构的网络拓扑结构下，小区间和小区内用户间干扰的产生, 设计了两种协作的干扰对齐机制，提出了一种小区间干扰下的自适应调制编码选择方法。.2.研究了超高速无线局域网环境中干扰对齐及干扰抑制方案。提出了一种无线局域网分布式干扰对齐中的流数自适应方法，设计了一种无线局域网中的多用户多输入多输出干扰对齐方法，设计了一种接收端的迭代解码方案，提出了基于媒体接入控制层协作的两层网络分配矢量方案以及不等带宽发送方案。.3.研究了中继辅助通信系统的性能，针对不同的通信环境设计了具体的中继选择策略，提出两种基于中继协作传输系统的通信方法，研究了与天线选择相结合的干扰对齐机制。.4.对大规模天线阵列下干扰问题展开研究，推导了大规模MIMO多小区多用户TDD系统下行链路中系统可达和速率渐近性能，提出了两种基于能效优化的资源分配算法，研究了大规模天线阵列下干扰对齐技术的实施可行性。.5.研究了有效抑制干扰的环境下系统的能量效率问题，设计了一种考虑能效优化的波束成形方法，针对K用户的干扰信道，设计了一种基于能效准则的干扰抑制预编码方案，将能量效率准则与干扰对齐机制相结合，设计系统预编码矩阵与系统功率分配的联合优化以及提出了一种Femtocell基站的自适应休眠方法。.6.基于NI-PLEX硬件实验平台搭建简单通信系统模型，以验证在本课题研究中部分算法的硬件实现。针对在硬件平台搭建中出现的问题，本课题实现了一种用于DAB数字广播射频接收机的改进型电荷泵电路，提供了两种用于OFDM-WLAN系统的定时同步的实现方法，提供了一种用于MIMO-OFDM通信系统信道均衡的硬件实现方法，设计了一种适合于硬件实现的复数信道矩阵SVD分解方法，设计了一种无线局域网OBSS站点空分干扰避免方法以及设计了一种无线局域网TXOP内冗余NAV时长的清除方法。