MIMO感知网络中多主用户的干扰对齐算法研究

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随着无线通信业务的高速发展,频谱资源的严重不足日益成为遏制无线通信事业发展的瓶颈,感知无线电(CR)技术由于能有效提高频谱利用率而备受关注。传统的感知无线电技术需要检测感兴趣的频段是否空闲,进而判断该频段是否可用。而本课题则是探讨在授权用户(主用户)和感知用户(次用户)共存的MIMO感知网络中,无需进行空闲频谱检测的情况下,如何避免感知用户对授权用户的干扰问题。对此问题,干扰对齐(IA)技术是一个很好的选择。目前针对一个授权用户的研究较多,对于多个授权用户的情况,问题更复杂,其工作较少。因此,本课题研究多个授权用户和多个感知用户共存的MIMO感知网络中的干扰对齐算法,具有较大的实际意义和研究价值。   针对多个授权用户和多个感知用户共存的MIMO感知网络,本文给出了一种基于最大信干噪比的迭代干扰对齐算法,使感知用户能够在不影响授权用户性能的前提下传输信息。其次,基于等效信道分析得出了感知用户实现干扰对齐的可行性条件,并根据该可行性条件推导出从多个竞争进入网络的次用户中选择性能最好的部分次用户进行通信的方案。仿真表明该感知用户对的选择方案和干扰对齐方案使系统的容量有显著提高。   进一步,本文给出了两种线性干扰对齐方案,并解决了以往感知用户过多时难以找出闭式解的问题。首先,针对特定的配置(感知用户个数不多于3,且收发天线数相同),给出了一种基于经典线性干扰对齐的算法,并证明该配置下感知用户可达到的自由度上界(数据流个数)。然后,针对感知用户数较多的情况,给出了一种适用范围更广的干扰对齐算法,该算法在感知用户接收端将所有来自非期望用户的信号均对齐到来自授权用户的信号空间内,并在保证感知用户容量和自由度的同时,可有效的降低用户接收端的复杂度以及天线数。  
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