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高速铁路环境下的干扰对齐技术研究
| 论文题名： | 高速铁路环境下的干扰对齐技术研究 |
| 关键词： | 高速铁路;干扰对齐;预编码;随机接入网络 |
| 摘要： | 随着高速铁路通信技术的发展，列车提供的信息服务越来越多样化，对数据传输速率的需求正以前所未有的速度增加。为了满足日益增长的容量需求，设备对设备(Device to Device，D2D)通信技术和车载移动中继将应用在铁路通信系统中，这将不可避免地使干扰环境更加复杂。作为一种新颖的干扰处理方法，干扰对齐（Interference Alignment，IA）能有效的消除干扰和提高干扰网络的容量。 本文针对高速铁路通信系统中不同传输场景（包括列车D2D干扰场景、车厢内用户接入场景和移动中继与路侧基站通信场景）的干扰处理问题展开了深入研究，并提出了相应的干扰处理方案。 1.针对列车D2D通信链路与蜂窝链路间的相互干扰问题，研究了多用户干扰信道的干扰对齐，并提出了基于梯度算法的干扰对齐方案。分布式干扰对齐通过收发端迭代优化预编码矩阵和干扰抑制矩阵，从而实现干扰对齐的目的。但是该方法收敛慢，并且要求信道具有互易性。针对以上问题，本文提出了基于梯度算法的干扰对齐方案。该方案只在发送端单边优化预编码矩阵，不要求信道互易，并且收敛快，干扰残差小。 2.针对车厢内用户接入场景的接入点(Access Points，APs)间干扰问题，研究了随机接入网络（Random Access Network, RAN）的干扰处理技术，并提出了基于跨层设计的机会干扰对齐方案。该方案中，物理层采用基于最小干扰泄露（Interference Leakage，IL）的干扰对齐方法，媒体接入控制(Media Access Control，MAC)层将期望信号空间中的残留干扰作为用户接入的参考代价，进行机会传输。在每个时隙，每个用户都会计算对其他AP的干扰泄露值，只有小于阈值，该时隙才可以发送数据。仿真结果表明，相比于RAN中传统的干扰处理方法，该方案的吞吐量有很大提升。 3.针对移动中继与路侧基站通信场景中的子载波间干扰(Inter-carrierInterference，ICI)问题，研究了ICI的消除方法，并提出了一种收发端联合消除ICI的方案。该方案中，发送端引入了余弦窗模块，将信道矩阵改造为近似严格的带状矩阵，从而消除了大部分带外ICI;在接收端引入了基于复指数基扩展模型(Complex Exponential Basis Expansion Model，CE-BEM)的信道估计，进一步消除残余ICI的影响，同时提高系统的误码率性能。 |
| 作者： | 王尚耀 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 赵军辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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