感知中继干扰信道的自由度研究.doc

文档介绍：
感知中继干扰信道的自由度研究
王朝旭,张文逸**
(中国科学技术大学, 电子工程与信息科学系)
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摘要:随着人们对高速率、大容量、高质量的多媒体业务的不断追求,现今的数据传输速率
不足,频谱资源匮乏等问题日益明显。通过 MIMO 技术及 OFDM 技术,虽然已经可以获得
高速率数据传播,但相应带来的更多的干扰以及更恶劣的信道环境阻碍着高速传播。现有的
技术正在一筹莫展之时,干扰对齐技术提供了一个解决方案。本文利用干扰对齐技术,考虑
了引入感知中继的干扰信道。理论上证明了三用户的感知中继干扰信道的自由度的上界为
2,并且给出了预编码矩阵的可行性构造。
关键词:无线通信; 干扰对齐; 自由度; 协作通信; 信道容量;
中图分类号:
Impact on Degree of Freedom With a Single-antenna
Cognitive Relay
Wang Zhaoxu, Zhang Wenyi
(Department of Electronic Engineering and Information Science, University of Science and
Technology of China, Hefei 230027)
Abstract: With more and more people pursuing high-speed, high-capacity, high-quality
multimedia services, the current low rate of data transmission, and limitations of spectrum
availability make the current research mainly focus on solving these problems. We analyzes the
effect of degrees of freedom in interference channel with a single antenna cognitive relay. We
propose and prove that the upper bound of the channel degrees of freedom is two. Furthermore, a
feasible construction of precoding matrices of interference alignment in this channel model , is
provided.
Key words: munication; interference alignment; Degree of Freedom (DoF);
munication; channel capacity;
0 引言
MIMO 技术的引入确实大大提高了信道容量,但由于多天线的应用,不可避免的大大
增加了天线之间的干扰。[1]在一个存在同频干扰的多小区通信环境中应用多天线收发技术
时,系统的频谱效率会受到严重的限制,从而变为一个严重的干扰受限系统。在存在(OCI)
邻小区干扰的环境中(只考虑最内层的干扰小区),3x3 的 MIMO 系统容量甚至不会高于 1×3
的 SIMO 系统,甚至降低到和 SISO 系统同一水平!多天线技术理论上所具有的高频谱优势此
时已经无法获得。
在这个困难下,干扰对齐的方法被提出。Cadambe 和 Jafar[2]提出了一种新的干扰消除
方法——干扰对齐,其主要思想是将期望信号和干扰信号分别投影在接收信号的不同子空间
中,使之互不相交。通过干扰对齐方法,K 用户干扰信道的容量近似为
作者简介:王朝旭(1989-),男,博士
通信联系人:张文逸,男,教授,博士生导师. ******@ustc.
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c ( SNR) =

K
2

log(SNR) + O(log(SNR)
可以看到,在高信噪比下,每个用户的自由度为 ,信道容量随用户数线性增加,即通过
干扰对齐方法 K 用户干扰信道不再是干扰受限的。但我们可以看到干扰对齐的意义非常的
巨大,即使 K 个用户竞争相同的频段,每个用户可以得到一半的时间是无干扰的。突破我
们传统的 1/K 的观念,大大的提高了信道容量。当引入感知中继又将是一个新的问题。
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为了降低干扰对齐的实现的复杂度,在[3]文中指出通过加入多天线的中继(MIMO 中
继)可以在有限的符号扩展就可实现干扰对齐。只要