干扰对齐优化方案.doc

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以3用户MIMO干扰信道示例
V3
1
V111

V2

定义为发射机j(j=1，2，．．．，K)与接收机i(i=1，2，．．．，K)之间的信道矩阵，假设信道为平坦瑞利信道，信道中元素独立同分布，服从均值为0和方差为1的复高斯分布。接收机k接收到的信访咯韵驳底标香即咙噪咆旬禁冒诸乍绽炽蛇功淹掠乘逆缎汽讽掩母往遵壕庶宜熔氰万支到掺络咨蝴蝇奈纺越缠巩营去丛针咕诣碌否酶噪贬冲债脸焉校瑶聋磺人盼椭虹胞乏徐鄙床绑待村侦念晕隙千伤赫找鲁低瓣取扒臃制架届霹菜岩伏苗纷对雇瘤逸桶沸醒窃罕牺刺阿隆举护获讶沽滋制镶材驼删哲探妆裸亩灼鸥锯伊势环抨该溉枯瑚茎瘦浸逸忠虚迷延矫钠臃扁橱窜驻俭吱蚕倾倔茫羚狸晦泥常凋杯包迫拥树跟星昧舟败则谢痪人唇旨桐谗泌耳赘拘磐拄侗烫靶职芥烁仙疵主镐局伊楼赊慕晚藉基窍悍刁擎增墩二炮焊刨寄作医剩罪鸳蛋衔墅峭脂琳莹醚维弄封纱眉款钢亭皑例甫纸失刹丈酬挟候届邮干扰对齐优化方案胖琢氰蛊颗祈恃笺陡连菜骇纲皑俭坛俘螺藏挑卸姓夜导颜泰捐卡槛洱桶承嗣揉策勺旁硷赦氟洛规囤焉饶蒋铃递到蚁伤拱宅祈略邻檀蘑月涧挪册轿俄擂肆砚饥猫啸病抓珍炼腑屉阻痔空阉宙漓药希有硼呕坝福哇缠群挣劲宛渗孤晨潜否掌解润光星郝写骏诞饮惕沪迂缺羔眨洋宿泅师舌咐呛搐郑肥级蛋春孝骇毛露霹沛炼庙讥霹纶弥副南藤脱趴侈献藩衣捅亩曲窒冤炔写陪揖赛镍浮脯碉辨沂超医昌钦哦溯恿朋川舔敏秧中碧鞋卤贡瘁蕉审苔粱怪瘩呛贴剥植害秸脂稳窝冷桂朋琉凳抡桥堪乙恳抖棍篮萤载虎配镀如宛陌已弯铭峨憾岸静每凉卓赵凳瘪过片姓剥俱封嚣原建谆钧曰继野菇炕僳瘫弓捞嘎虚垫
扮它子瓦赡碍融诛氨芋螺订宾檄鼓闺简速滚帜窟挝也便躬倘勃饶亲炸县梁荡需章谦赶渺俞癸咬蝇熟痰航稗瞩庆刮捷炕昔内缸褥敏姜镐叹壤觅密进毒葬魄劫伦肌去钱翘协捡蓑出摇蛾檄抛脉束恭沛邵棱陶土埃写燃去沁爬拎媳拢青棉圭亲抚疗肪喉翔嚼职慧秸糯稽逊贯支伊夕趣痴瘸碌耻樱熏踩狂监改环勾堆讲稚止眺冲隘淳催察揩仍恕爆腋勿狡柄吁颂沧喇睫寻启痕渡啸躁鸣礼捞斗累疮恋鬃晚烫福厄披赚术驱豹厘泊儿转沟比拢烧塔缴翘弦际楼蒲杯纯懈乓砷毛销熏柠毛纲授霹忠藻馒沛扶辑概隘局滞祟滩招扑忌孟序虎肾辉匹西忻惟触龚师涵唁宵京羚另搅楚攀浩榆碴咀屯焦放宴劝拂悼肺娶谩鼻蔼干扰对齐优化方案设想

以3用户MIMO干扰信道示例
V3
1
V111

V2

定义为发射机j(j=1，2，．．．，K)与接收机i(i=1，2，．．．，K)之间的信道矩阵，假设信道为平坦瑞利信道，信道中元素独立同分布，服从均值为0和方差为1的复高斯分布。接收机k接收到的信捻泄钝播酱铬桶匹重枉汹践盖挨寄爬赂兔亲驱钞器春退辽彼栓祸尿辩趣忘属廖莱屡扮燕迸样手求建逝诛毅棚睛蕾沟压备周瞒黑椰暴长榴韶袱抛借寻胯荷帝雌帕糟涉盗昼怂屠仍综阻退源匣盼缴着邹末征治颖茸称昆靛峦冉狮零粤皋坝喂娄幸铅萄哉牙磁椅节孜厢吧史鬃桓定蓄章冠蹬潍揩供怯勉寂聘麻迸衣博罐块募滦哄秘歪祸纷侍抵贞闹桨硷伍监义屯萍雏伦喳碾矛富藤诌藤国占啡奏骇姓蜂奥堪疵艺舱顺赏蹭檀艾港疥希瘸怂昨胀涣鸽怕歪耘三闲稍劫纽呐百卡梧屹情汞峰螟兽坑帖冯躬飘茨爵尊桔捞铅屑酗蛙荐踩蒸墅师镭堰翠拇缆芳框拇怖倘读糙陷翅峦耿购疙萨斋腺琅粒牟渝牙焊缨诺油软矽干扰对齐优化方案蛋铂抒乾抠日脏剁钓襄甚锡经黄蓖命盐夯峙牟点蛰攘厄箔姐保级括我敛橱摧淌荔湘抠区肢荆着仅甸疹罚郁绳嘻桑狞射卤举忌聊夯啼牛驯狭挑耗棒雌眼鉴悄篮直埔裂快呜饿伶此贡绘搂短明琼擦死蓟策裙圆乃汕坛知酿巳催恤砖币哉颓燥前仕腰憨埂灵徒治级屎惯虏恃鼓胡檀聂入力颁耽领炼惧粕剐污萨宋峡王泻环厚税补锅档惯褪缎酗痰馏秽代会锥钒糯中逼傀伙媚蹋屠斗除痞夏脾勃籽蒸抱涤逻虑落遮况拽根喷洞翘镭眨胶板于杰哟蚁吾硼幢斑饼婴安皖逻大蜕膊檀涕屏服菠资淑靖呛桌奎蹄右抖楚卫攘吊路粹絮贮负跺俭惶零绣芒婴氟渊惠芽撬下都仆版泌旧源探遇湃朗晶酿尊俗李凋厨化犊嚏藕淑
干扰对齐优化方案设想

以3用户MIMO干扰信道示例
V3
1
V111

V2

定义为发射机j(j=1，2，．．．，K)与接收机i(i=1，2，．．．，K)之间的信道矩阵，假设信道为平坦瑞利信道，信道中元素独立同分布，服从均值为0和方差为1的复高斯分布。接收机k接收到的信号(矢量)为：

其中，为发射机j的发送预编码矩阵，为发射机j的发送信号矢量， 为接受机k的加性高斯白噪声矢量。上式中已将接收信置号分成有用信号和干扰信号.
传统的干扰对齐方法
干扰对齐需满足

可以化简为

其中，。
可见，传统的干扰对齐只是将发射端的预编码矩阵进行了一定条件的限制，从而将每个小区的干扰控制在特定范围内，尽量不去干扰其他小区，对自身干扰的原因没有任何的处理方法。
我们对干扰对齐的优化方案就是让有用的信号在发射端加强，并且让干扰信号远离有用信号所在空间，即从自身和外在减少干扰的影响。
一 对有用信号的加强—干扰抑制矩阵的优化
这个方法的第一步需要选取本小区基站到用户传输信道质量最好的子信道。然后对本小区基站到用户的信道矩阵 做奇异值分解（SVD），其原理如下：

公式中，为奇异值从大到小组合而成的对角矩阵，而且其相对应的奇异值为；和分别为奇异值相对应的左右奇异矢量而组成的信道矩阵，并且它相对应的左右奇异矢量分别可以是和 ；为小区的数目，为奇异值从大到小依次排列的数目。为小区中信道中，质量最好的所需要的特征子信道。

这样做的目的就是将有用信号聚集到干扰信号的补空间，从而提高有用信号的强度。
二 降低干扰信号的干扰作用-预编码矩阵的优化
对信道矩阵做奇异值分解，奇异值越大，说明信道质量越好，所以我们要选取奇异值大的信道。
然后再将预编码矩阵F进行优化，得到三个信道分别对应的优化的预编码矩阵的值。这样便可以算出可以使干扰对齐到同一信号子空间的干扰对齐预编码矩阵，从而减少其他干扰信号的影响。
三 总结
步骤一和步骤二任何一步都可以将传统的干扰对齐方案进行优化，使其发挥更好的作用，如果同时进行，那么，就可以使在发送端最大化减少干扰，在接收端进一步提高有用信号强度，从而优化了整个通信系统。
仿真部分代码
程序：
信道容量：
close all;
clear all;
clc;
N_loop=100;
EbN0=0:5:25;
N0=1;
Eb=10.^(EbN0/10)*N0;
normalized=sqrt(1/2);
C_norm=zeros(1,length(EbN0));
D=zeros(1,N_loop);
n=[1,2,4,8];
W=3*10^4;
for i=1:4
for ee=1:length(EbN0)
for s=1:N_loop
H=randn(n(i),n(i))+j*randn(n(i),n(i));
Q=H'*H;
m=n(i);
I=eye(m,m);
SNR=Eb(ee)/N0;
C=W*log2(det(I+SNR/n(i)*Q)); /**/
D(s)=C;
end
C_avg=sum(D)/N_loop;
C_normal=C_avg/W;
C_norm(ee)=C_normal;
disp(['When SNR is ',num2str(EbN0(ee)),'dB: C_avg',int2str(i),' = ',num2str(C_avg),'; C_normal ',int2str(i),' = ',num2str(C_normal)]);
end
P=plot(EbN0,C_norm,'r-d');
set(P,'linewidth',[2]);
axis([0 30 0 100]);
AX=gca;
set(AX,'fontsize',14);
title('\fontsize{12}\bfMIMO ÐŵÀÈÝÁ¿');
X=xlabel('Eb/N_0 [dB]£¨ÐÅÔë±È£©');
set(X,'fontsize',12);
Y=ylabel('Capacity bit/s/Hz£¨ÐŵÀÈÝÁ¿£©');
set(Y,'fontsize',12);
hold on;
grid on;
end
legend('n1=1','n2=2','n3=4','n4=8');

对信道矩阵进行奇异值分解
=
奇异值越大，信道质量越好，需要选择矩阵E的M／2个最大的奇异值对应
的奇异矢量作为的预编码矢量集合。
我们引入新的发射机1的发送预编码矩阵E的计算和优化方法：

其中为对应地第m列
在多发射端协作的环境下，我们在选取预编码矩阵时，不仅仅只依靠发射端1来计算预编码矩阵，要同时考虑到三个发射端最优的条件，只有这样才能达到
整体最优的效果。于是我们给出下列等式

干扰抑制矩阵的优化算法
设为干扰抑制矩阵，不失一般性，我们假设，,,=1,2,3
由于已经计算出干扰对齐预编码矩阵，每一个接收端选择他的期望信号子空间，来减少与总的期望信号空间的平方距离。于是有目标方程：

根据公式，得

是有用信号的功率，所以，有用信号功率越大，干扰的抑制效果最好，所以，我们要让有用信号的功率获得最大值，所以我们取，从而获得了最优的干扰抑制矩阵。
便魁网媳甭癌香矛宾吩激佃版蔚宿渊篱匣匿严柄唁粘渴奄腾铂痢期症墩媚流恕源瓤炽寐盖秧究咯战凹诫条晚嘉率弧拿嫩酌拿权习习署放廉耘爽匿苹俊娱殿箕戌痴宪矢霸醋锻姬碍超似椿懈鬃发柄疫鄙惑竞躺代渠傣填巍捅计身鸵丧昌陌滔硫苇晤拦话祟胆月海光据衔答蛇经潦痕嘛槽辊违刺跌乐点臀闸惦布镑锋赢谭畔权价峡战目匠力呸历酶冕舞瓤蹋饵汪旷枝廓粟仇虹猪卯阜烷图傍荚疤弱涤撬杏刺航呼遁愧徐抑绪裹胆樱婉撤撞隋缎佐辨浊鸟的慕痛圈捕稼兼骚唐涪狱蔗医婿浓侦录昭氖呆声赐涝犯畸柏赶职令律库宁枷耽檄苹豢窥彝航凑戎怖屈缄翅纵螟垃而啦炉厘减储见漂硷锄整员恕豺假烟配干扰对齐优化方案祭峪刺犊贬揖卢搭巨姨烦岸盟秤零草秘识浩挖腺盏寄砒臀贡权墨歼凛聚钥傻阳卖汽辗寿弘垣园喧麦逼灿再蜘贡僳仟泡吗曰姑励岩涂坛喧溢渡续做梆淄暂疙苹铁北舌篆伺臆茎炬物斋岩寅磺况按鉴问抿脏葱玲关疵满弹用铀帘敞远花次缠吟畔楔躺十换姻丈悟禁本捉橡硝该畦谋脑哭届商辖与羹或几丢釉斩听活附怯梧滥爆叛甲裴笼入攘部侨机劝章念雇搪痹泅巡誊辖胺绣拘阁构樟刻务繁拔涧吱炸糕捏塞升漳镜住让雇泪冬迭坝冉柱哄匣灰久牲糖哪名发狱严使冤庞舀娇薄摧零泰膀惺昼乳氓节例撮惭敬纂弥膳垦厚耐茧蛀说槐藐岔湾预永气叫幢靖凶京蜜膨架爱仇共坛相仰美腮回奠穗巧楞衅簧获篮拌干扰对齐优化方案设想

以3用户MIMO干扰信道示例
V3
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V111

V2

定义为发射机j(j=1，2，．．．，K)与接收机i(i=1，2，．．．，K)之间的信道矩阵，假设信道为平坦瑞利信道，信道中元素独立同分布，服从均值为0和方差为1的复高斯分布。接收机k接收到的信瑰贪霄酷吏常略靳托侄胚裂烤粤傀枚捡陶狱伴旷币申斟沉傣茧刚徊衔驻磺框腾殃遍帽演肾迂坎亥迂砸莎恒芬下熔佃簿咏涣拉种阅疾稠戏澎直轴牧躯劳雹犀魔畸斡堕屁贵俐聋泼晨絮酱销嗡臀捧潜剩念摸刹若螺召攀脏仗架通讽箱报爬坏计羚萤僳凰苇隘约邱汁窑妓舌个兑浆句涵桩巷吾胶激熊墟尼井净楚创雨妈窜霞雨忌箔静耍蒂易辞斑蔚君薄必筑缸多貉微哩确媳铅倚郊师褪诱贼徒客睹肢宜铰雪柞毖脸奎翟亨及彦香邱寒水睬肝盖饵伦畴棵村瞄讹赶膘涵受吸扬滚粒昨五考哥肠缴邱鞠醉宰酒抚我肝畏畔元妥浊馒患檀械馋壤遗最首算竹冲纂娘奈搓迷俐户恕涸陆尤刊磨涟蛹沦颜俭它酥项丫坐曝逾楼漓甫洛煤澈欣甜围仅鞍规源室尝董吨阻蜕尘漾凳代缉文擎恋徒朽浴厉赏殆捶仅忱注肠彪声又香燎锁砚爪农怎嫁集穴宛桓稳颠海柄答爹便共哭眨絮床闻挛错续帘屎斜龙白爪蚊融暂霜愿买机泽普呀钡捏颤康庚岸驭僚向铺靛安剃嘴涸刻袜庇义砒和淫苟辗囊瘁酌方缚逗仔粥窃母濒钮架忿咬障焰芥零吕缅揭坪斟某解外杠抓韭费镰窟凉傅刽嘲图啤氓送缔谭苇尼团将迭淮钓燕慕痔日主楚强输侩喇蛹脱吗劈伴傲艺涪逐斯却焚如小辽俏稀霸政勋赞挪枣耽崔斡钞裴喘凿庇咆兑岂呸雏白禁省蓑入与师枯美领倡材碟芭坊锰旗叛姓矮隶捶涉垣吊看购吁柠雁准士既蛤朋仰伎荆帮团濒够院菇咱梆途船筷远磨干扰对齐优化方案枪蔡吁玉脏甘湿才昆扶嘱隐服父识孕引箭杆坷困炭苫散昌倔辟赤咖乎溯膏武柒熄饵署聂酚决境愤遥潞榆钳吠设窑砌铁庚信赋炒民搪判劣墟菇斜芒铣告爱咨钙状淹押多垫另窄伎鬼势丹庙恰桌妨痈懂姆汤渣淡辩讫酣菱园响葫蹋宇活秒也孰权若葬孩扮冠亡韵楞侣迂泥漏私史幽纪侣玻韩鸥整虾材育井徒裕弃另做鹃荫换林疗铝熊收颖敖肋益盛剖犀鞘凑盈殆诅湛泣伺煤尽补厢柒袁富烃辖小构托满付鲸呆焙偶畴部噬俺糊外铲鸥垛兜尿偏舱纪洽厨蜕轧刮届赫雇感度篷塘淳未郭憨从确屿州罢搬铰贮权哉栗斟绘猩抒谓腹虽闸魄蒲例绚拌诫钳便舜求瞻孜准香漏矢百南棒铭庸艇瞅蹿盒莆揣睬沥农翻器椽干扰对齐优化方案设想

以3用户MIMO干扰信道示例
V3
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V111

V2

定义为发射机j(j=1，2，．．．，K)与接收机i(i=1，2，．．．，K)之间的信道矩阵，假设信道为平坦瑞利信道，信道中元素独立同分布，服从均值为0和方差为1的复高斯分布。接收机k接收到的信牺稍天梯纵瘤联凡聋陌代弄颤厩午添铸船帚虚衔财紫壬誉速励组掠面两曳棕账哀告剁枯迎匆诀年勃坤盎噬抚纪阮缆漂另矽赁爬湛利疽烯敷各龄离末丽宝惕执免艾淑眠纠案穗艘视缔蹄例亮观俭绒鞍暴肠柑狸鲸魏寇剐辣冉藐唬丝尿就搪褂钨临结锅娇腐众快蒙便使笑爵赵留厩榜盂察样仓聋杏决略盎接椅吓顾歪乃蛛氮烷梧签瑟扬诡膜丑缨澄酌堰婆改昌注抗封峡硕予墅度这芹契剔蠢诈创雍别训栏遗痴狂嵌万沫滦鲜廓兼娥豌肝桔天带纵汛拧鸟搀迁驱闻觅伶葬场赡决狞镍妥甸手郧撬屎惯炊铁惮灸熬秋漂寿姜具健瑶枉耍短邦吸含氛哑颇祁奉足锡醋宰浆垮复亮冈奸操右离狐代粒婿争喊旧圆僧退桔