1、干擾校對指南Farzad Talebi摘要：作為無線網(wǎng)絡中的必然現(xiàn)象，干擾在通信網(wǎng)的設計中總是備受著關注。在此，我們將提到一些傳統(tǒng)的抗干擾方法。因為不論用戶數(shù)目的多少還是抗干擾方法本身都不能概括為兩個以上用戶案例，所以可以使用這些抗干擾的方法來提高網(wǎng)絡的總?cè)萘俊＃ㄒ驗椴徽撌怯脩魯?shù)量還是這種方法本身對兩個以上用戶都不具有一般性，所以網(wǎng)絡的總體能力將會被干擾所限制。）干擾校對是一個令人詫異的方法，通過這種方法，時變干擾網(wǎng)絡的總?cè)萘烤涂梢允褂孟駮r間，頻率這樣受限的資源，其中這些資源是隨著用戶數(shù)量呈線性增長的。這里將要給出一些容易理解的干擾校對的特例，也會給出對這種方法有用的一些不完美的或者受限的信道

2、狀態(tài)信息。最后，我們將會討論干擾校對方法的優(yōu)勢和劣勢。、簡介干擾信道就是當多對發(fā)送接收機共享一個信息時，信息從一個發(fā)送機傳送到與其對應的接收機時將會干擾其它發(fā)送接收機的信息傳送文獻1，在此教程中我們把高斯白噪聲看為衰落干擾和X信道。干擾信道的信號輸出是在公式（1）中提出的。X信道與干擾信道有相同的輸出，但是在這種情況下每個發(fā)送機對每個接收機發(fā)送一個特殊的信息，而不僅僅向與它相匹配的接收機。在干擾信道或者X信道中，干擾比噪聲更會受關注，因為如果所有的用戶都運行于高信噪比中，噪聲將會變得不是那么的重要，但干擾將會變得越來越有挑戰(zhàn)性。下面是一些已經(jīng)驗證過的實用干擾的管理方法：干擾的解碼當干擾強度強于

3、信號本身時，它將會被解碼，即從期望信號中減去干擾信號。因此，它允許接收機解碼期望信號。由于復雜的多用戶檢測，期望信號與實際信號相差很大文獻2，有關強干擾信息理論也驗證了這種說法文獻3。關于這個方法的重要注解是將這種方法推廣到兩個以上用戶并不是那么的簡單。正交化用實用的方法對抗與信號強度一樣的干擾，就是把信號按照時間，頻率，代碼進行正交。在這里設定其后將被確定的自由度為1，如果有K個用戶，那么每個用戶的可用率將會是1/Klog(SNR)+o(log(SNR)，其中o(log(SNR)代表的是一種與k無關的log(SNR)的功能。視它為噪聲不管是在實際上還是在理論上，把弱干擾看作噪聲都證明是非常有

4、用的，因為我們知道，在弱干擾中引入結(jié)構并沒有什么作用。自由度在網(wǎng)絡文學中自由度是一項重要的容量近似。在這里給出一個值得記錄的網(wǎng)絡自由度的簡單表面描述：1、 網(wǎng)絡自由度由于可解釋成可解決的信號空間維度的數(shù)目。2、 要是網(wǎng)絡的總?cè)萘磕軌虮硎境蒬 log(SNR)+o(log(SNR)，那么網(wǎng)絡就有d的自由度。3、 在高信噪比中它是精確的容量近似。、干擾校對干擾校對是在文獻4中作為雙用戶輸入輸出X信道的編碼技術首次被關注的，它是用來實現(xiàn)復用成果明顯的高于嵌入式的多輸入輸出干擾信道，多路存儲信道，廣播分離的廣播信道。在文獻2中，作者將干擾校對看作是實現(xiàn)預期信號的最大化無干擾空間一種方法，它描述了在每個

5、接收機中大體所有的干擾集中在信號空間的1/2中，另外的1/2適用于沒有干擾的預期信號。在干擾信道中，校對可以適用于任意數(shù)目的用戶，但是隨著用戶數(shù)目的增加，需要的信令空間就會越大，這些信令空間使每個用戶來恢復自身信號的一半2。例如，對有三個用戶的干擾信道來說，我們所呈現(xiàn)的干擾校對顯示了每個用戶所能達到的1/2 log(SNR)+o(log(SNR)上限的總?cè)萘?。K個用戶的總?cè)萘?，它將等效于預先提到的K/2總?cè)萘康淖杂啥?。A) 三用戶干擾信道的校對考慮K個發(fā)送接收機對共用一個信息進行交流，在時隙t時第k個用戶的輸信號為：Yk(t)= Hk1(t)X1 (t ) +L+ HkK (t )XK(t)+

6、 Zk (t ) (1)其中kÎ(1,2,.,K)是用戶索引，Yk(t)是第k個用戶的信道輸出信號，XI(t)，HkI(t)分別是第k個用戶的傳送信號，第k用戶的接收信號。Zk(t)代表加性高斯白噪聲。假設HkI(t)是連續(xù)分布，因此它代表的是快衰落信道。作者在文獻2提出，當K=3時，我們能夠在2n+1的信道擴展中得出3n+1的自由度，那意味著選擇的n值越大，我們得出的自由度越接近于3/2。當n=1時，假設用戶沿著波束形成向量V傳輸他們的編碼信息x。這里干擾校對的目的是在傳送機端使用全因果信號來塑造波束形成向量，在每個接收機端干擾排成隊列，以使干擾的自由子空間達到最大。一般地，我們能

7、夠得出波束形成向量V2,如：V2=13*1, (2) 現(xiàn)在，其他的波束形成向量是在接收機端為1時，排列其他的干擾信號(在本為例中信號來自第三用戶)得到，因此，波束形成向量V3：H12V2=H13V3=>V3=(H13)-1H1213*1, (3)在接收端為1時，在同樣的子空間中，排列從V2,V3中接收的向量。這在干擾校對的代數(shù)學中是一個關鍵點。同樣，在接收端為2時，當我們想讓發(fā)送機1形成兩種波束形成向量V11,V21,那么發(fā)送機3的干擾將會被排列成發(fā)送機1的波束形成向量的其中之一，得出：H23V3=H21V11=>V11=(H21)-1H23 (H13)-1H2113*1, （4）

8、最后，在接收端3，發(fā)送機2的干擾將被按著發(fā)送機1端的一個干擾尺寸排列，得出：H32V2=H31V21=>V21=(H31)-1H32 13*1, （5）圖表1顯示了有序干擾，正如上面所描述面向所有接收機的干擾。在文獻2中，假設信道為時變信道是必要的，因為理論依據(jù)建立在將連續(xù)隨機信號作為信道增益的基礎上。但是，文獻6和7對特定的連續(xù)信道和一些慢衰落案例都得出了同樣的結(jié)論，顯示了對這個觀點的描述是可行的。B) 對2X2的X信道的干擾校對在文獻8中，作者將他們在干擾信道的結(jié)論擴展到了更為通用的網(wǎng)絡X網(wǎng)絡，在X網(wǎng)絡中有一對發(fā)送接收機組，其中每個發(fā)送機向每個接收機傳送一個獨立的信息。這個網(wǎng)絡對BC

9、（廣播頻道）,MAC（多路存儲信道）,和干擾信道來說是一種通用模型。作者在文獻8中對M*N的X網(wǎng)絡得出了相似的結(jié)論，假設信道為快衰落信道，那么這類網(wǎng)絡的自由度為：(M*N)/(M+N-1),其中M為發(fā)送機的數(shù)目，N為X網(wǎng)絡中接收機的數(shù)目。當M=N=2時，圖表2顯示了干擾校對怎樣工作，詳細信息與干擾信道事件非常相似。同樣，圖表2也顯示了干擾信道的結(jié)論直接源于文獻8中X網(wǎng)絡的結(jié)論。C) 有限的或者不完美的信道狀態(tài)信息文獻2和文獻8的所有結(jié)論都建立在全信道狀態(tài)信息的基礎上，這些信息來自于每個發(fā)送機端的網(wǎng)絡信道。但是文獻9卻顯示了只有有限（量化）的反饋才能符合這種要求。在一個擁有M個發(fā)送接收機對的干擾

10、信道中，每個發(fā)送接收機對具有P/M的能量約束。、結(jié)論：在這篇教程中，我們簡明的闡述了一種在無線網(wǎng)絡中抗干擾的方法。你會驚奇的發(fā)現(xiàn)，這種方法可以使時變干擾網(wǎng)絡的自由度隨著共享同一信道用戶數(shù)目的增加而增加，也闡述了這種方法可以應用于慢衰落網(wǎng)絡和一些恒定信道的網(wǎng)絡。同時，這種方法要求在每個發(fā)送機端鏈接有關所有網(wǎng)絡的信道申明信息，這表明了有限數(shù)目的反饋是足夠的。但是，在蜂窩系統(tǒng)中，這種方法所能達到的總?cè)萘恳部梢杂靡恍┢渌唵畏椒▽崿F(xiàn)，并且這些簡單的方法不需要節(jié)點之間的合作。干擾校對和消除 Shyamnath Gollakota ，Samuel  David  P

11、erli  and Dina  Katabi MIT CSAIL摘要： AP天線數(shù)量的多少會對現(xiàn)有的MIMO局域網(wǎng)吞吐量形成限制。本文闡述了如何解決這種局限性。它提出了干擾校對和消除（），這是一種在網(wǎng)絡中同時對發(fā)送接收機解碼的新方法。包括干擾校對，干擾消除兩種信號處理技術，顯示的不是干擾校對和干擾消除的單獨應用，而是他們的聯(lián)合應用。我們認為幾乎是局域網(wǎng)吞吐量的一倍。我們將應用在式收音機，實踐證明對2X2局域網(wǎng)來說,在下行方向以1.5倍速度，上行2倍速度增加平均吞吐量。 分類和主題描述C.2.2條計算機系統(tǒng)，電信設備制造商組織：計算機通信網(wǎng)絡一般條款 算法，設計，性能，理論關

12、鍵詞 干擾校對，干擾消除1、 簡介 多輸入輸出（MIMO）技術逐漸成為未來無線網(wǎng)絡的自然選擇。但是，目前的設計只是在有MIMO信道的發(fā)送接收機間取代了一個單天線信道。 這種設計的吞吐量總是受限于每個接入點（AP）5，29天線的數(shù)目。如果每個節(jié)點有兩個天線，客戶端可以同時將兩個數(shù)據(jù)包發(fā)送到AP。AP在每個天線上接收兩個線性組合的數(shù)據(jù)包，如圖1所示。因此，AP獲得的兩個未知數(shù)據(jù)包的線性方程組，允許其解碼。每個接收點的天線傳輸更多的并發(fā)數(shù)據(jù)包，目的只是增加干擾和防止解碼。因此，當今所有實用MIMO局域網(wǎng)的吞吐量受限于每個AP中天線的數(shù)目。 本文介紹了干擾校對和干擾消除（IAC），這是一種實用的方法來

13、克服接收點天線限制MIMO局域網(wǎng)的問題。包括干擾校對，干擾消除兩種信號處理技術，表示的不是干擾校對和干擾消除的單獨應用，而是他們的聯(lián)合應用。 為了解IAC如何工作，我們需考慮一個第二天線客戶端如何將兩并發(fā)數(shù)據(jù)包上載到一個第二天線接收點。假設我們在同一無線信道和干擾范圍內(nèi)有第二個2x2的客戶接收點對，那么第二個客戶接收點對能夠并發(fā)下載第三個數(shù)據(jù)包嗎？在現(xiàn)有的MIMO局域網(wǎng)中，三個并發(fā)數(shù)據(jù)包干涉。最后，兩個接收點中的任一 個在三個未知數(shù)據(jù)包中獲得兩個線性方程組，因此無法解碼。 相反，IAC允許三個數(shù)據(jù)包進行解碼。為了達到這個目標，IAC開發(fā)了兩種MIMO局域網(wǎng)。1）MIMO發(fā)送機可以在接收端校準信

14、號，2）接入網(wǎng)通常連接到后端以太網(wǎng)，后端以太網(wǎng)起到協(xié)調(diào)作用。因此，在IAC中，兩客戶端以一種特殊的方式編碼它們的傳輸信息，目的是為了在AP1端排列第二和第三數(shù)據(jù)包，而不是在AP2端排列這兩種數(shù)據(jù)包，如圖2所示。結(jié)果，AP1可以把第二和第三數(shù)據(jù)包當做未知的，AP1將這兩個未知數(shù)據(jù)包組合成兩個線性方程，允許其解碼第一個數(shù)據(jù)包P1，然后AP1在以太網(wǎng)上將解碼數(shù)據(jù)包發(fā)送給AP2，這樣干擾取消就可以減去已知數(shù)據(jù)包的影響。最終，AP2便只剩下可以解碼的兩個線性方程組的未知數(shù)據(jù)包P2,P3。該系統(tǒng)每時間單元發(fā)送三個數(shù)據(jù)包。因此，每個接入點的天線數(shù)量并不影響系統(tǒng)的吞吐量。 標記干擾校對與干擾取消之間的路線。在

15、第一個AP（接入點），干擾校對將數(shù)據(jù)包的子集排列整齊，并且允許它在本地解碼一個數(shù)據(jù)包，從而啟動解碼過程。干擾取消使其它APs用已解碼的數(shù)據(jù)包來代替干擾本身，進而解碼更多的數(shù)據(jù)包。干擾校對和干擾取消都不能獨自解碼圖2中的三個數(shù)據(jù)包。 IAC具有以下特點：1)從上面的例子可以看出，干擾校對和干擾取消（IAC）帶來比表面中更多的收益，這種說法可以推廣到更多的天線。對一個具有M個天線的MIMO系統(tǒng)來說，我們得到了一下結(jié)論：IAC在上行鏈路中傳送2M并行數(shù)據(jù)包，是大量天線上行鏈路吞吐量的兩倍；在下行鏈路傳送Max(2M-2,3/2M)的并行數(shù)據(jù)包，幾乎也是大量天線在下行鏈路吞吐量的2倍。2)IAC將它所

16、有的協(xié)調(diào)托付給APs,這便告訴用戶怎樣編碼他們的數(shù)據(jù)包來得到預期的理想的隊列。此外，信道*。3)IAC與各種的調(diào)制器和前向糾錯碼一起使用。因為IAC在向其它PHY傳送信號之前就減去了干擾。，IAC可以使用802.11標準的MIMO調(diào)制/解調(diào)器與FEC（前向糾錯碼）。我們已經(jīng)在GNU-Radio建立了IAC的原型，并且用配有雙天線的20USRP 節(jié)點的實驗臺來評估它的模型。我們的研究結(jié)果得出了一下結(jié)論：1、IAC通過下行1.52倍，上行2.08倍的吞吐量提高了我們20節(jié)點，雙天線的MIMO無線網(wǎng)絡的吞吐量。這些實驗收益略高于分析的結(jié)果，因為我們的分析并沒有模擬IAC的分集增益。2、從某種意義上來

17、說，是公平的，因為在我們實驗臺上的每個客戶端都能從的應用中獲益，而不是從臨時的中獲益。3、能對大量的客戶端提供收益，包括一個獨立的積極客戶端。在這種情況下，利用它的多樣性，以來提高其吞吐量。貢獻本文章做出了三個主要的貢獻：、它提出了干擾校對和干擾取消（），是一種合成干擾校對和干擾取消的管理技術，顯示了在干擾校對和干擾取消都不能單獨應用的場景來增加吞吐量。、它表明了幾乎是（平板衰落，干擾受限的）局域網(wǎng)多元增益的兩倍。一個分布式網(wǎng)絡的容量表示如下：（）（）（），其中代表多路復用技術的增益，分布式網(wǎng)絡的容量作為計算信噪比的功能。在相對高的信噪比中，總?cè)萘恐皇鞘艿谝豁椀挠绊?，隨著多路復用技術增益的增長

18、呈線性增長。我們證實了增加了平板衰落無線局域網(wǎng)的多路復用技術的增益，因此也得出了這些網(wǎng)絡在容量的描述中呈線性增長。、它是干擾校對證明自己可行性的第一次實施。我們的結(jié)論是在平板衰落的信道中，校對可以在沒有任何同步信號中進行，甚至可以在并發(fā)傳送機的不同頻率偏移量中進行。提出了對準和干擾(取消),一新的館際合作，干擾管理技術合成的干擾，取消對準和干擾,這就表示combina -興增加了優(yōu)化情況下不對齊，也適用取消另行規(guī)定。它分析表明,幾乎雙打多元化館際合作-ing增益(即數(shù)量的并行傳輸flat-fading)，interference-limited MIMO局域網(wǎng)。分布式的能力網(wǎng)絡可以寫成6: .

19、2、相關性工作 相關性工作在以下領域的應用（a） MIMO通信原理。我們的成果建立在干擾校對的基礎上。最新成果表明在發(fā)送端的預處理信號，接收端的干擾 增加無線網(wǎng)絡的總?cè)萘俊Ｈ欢瑩?jù)我們所知，這篇文章是第一個提出系統(tǒng)設計和完整的干擾校對，顯示了該成果在實踐中的應用。另外，這篇文章也是第一個將干擾校對和干擾取消結(jié)合在一起的，稱為IAC，在干擾校對和干擾取消聯(lián)合使用的情況下增加吞吐量。我們的工作以多用戶（）的最新進展為基礎的。的發(fā)送端將多個客戶端與一個獨立的或者基站并發(fā)的通信。因此，的吞吐量受限于一個獨立天線的數(shù)目。與此相反，這篇文章解決了這個問題，即：吞吐量并不受限于每個天線的數(shù)目。我們的工作也是

20、與虛擬29,20相關的。虛擬允許大量發(fā)送機并發(fā)的傳送信息，同時也使接收機端解碼并發(fā)傳送的信息。然而，因為有兩個難題，所以虛擬仍然是沒有實踐設計的理論概念.第一，它要求發(fā)送機與標志水平相同步。第二，它要求接收機與原來接收的信號樣例進行比對，然后進行同步解碼。信號取樣時進行比對會產(chǎn)生過多的開銷，因為每個天線占用一個攜帶信息的信號，需要的帶寬是樣品信號（每個樣品信號大約8位字長）的兩倍。例如，每四個天線同步解碼三個APs，每個天線都需要在以太網(wǎng)上發(fā)送6 Gb/s 。相比之下，IAC的接收機端與解碼數(shù)據(jù)包進行比對，因此以太網(wǎng)的交通依然可以和無線網(wǎng)絡的吞吐量相比較的。（b） 無線網(wǎng)絡基于單天線系統(tǒng)的工作

21、已經(jīng)提出使用大量的APs來提高覆蓋面積26,8,平衡負荷22，或者恢復已經(jīng)損壞的數(shù)據(jù)包24,31.這篇文章使用了大量APs,但是更詳細的介紹了MIMO網(wǎng)絡，介紹了一種新生的技術-IAC,這種技術可以讓MIMO局域網(wǎng)支持更多的信號進行同步傳輸，這些信號數(shù)目遠遠高于現(xiàn)有的網(wǎng)絡中同步傳輸?shù)男盘枖?shù)量。先前也提倡在單天線節(jié)點下進行并行傳輸。其中的一些設計是通過用戶之間劃分資源來避免干擾的。例如：它們可能會把不同的用戶指定在不同的頻帶上25,26,或者不同的代碼7,17。其他的設計使用干擾取消來解碼存在的干擾信號14,18。IAC在工作重點上不同于這些工作，因為它探討的是MIMO網(wǎng)絡。在機制上也不同于其它

22、工作，因為IAC并不指派給用戶不同的頻帶或代碼，IAC應用于干擾取消不能單獨使用的場景。最后，擁有定向天線的APs把空間分成扇形，每個扇形服務于不同的天線。這就避免了在不同扇形區(qū)域里節(jié)點之間的干擾，并且允許大量客戶在AP進行同步交流。既然我們能夠使節(jié)點處于同一扇形區(qū)域，在同一時間里進行交流，那么我們的做法是正交于定向天線。3、 干擾校對和干擾取消在APs通過有線基礎設施（例如以太網(wǎng)）連接的大學或者社團校園里，IAC的設計目標是MIMO無線局域網(wǎng)。當今，這些網(wǎng)絡通過分配APs到不同的802.11信道，使用一個AP來服務任何特殊領域和任何受限干擾。類似于當前建筑，在干擾校對和干擾取消中，相鄰領域運用不同的802.11協(xié)議，但是與當前建筑不同的是，在同一信道中，有一系列的APs服務于該領域中的任意一個領域，而不是一個獨立的AP。盡管有干擾，但是IAC仍允許這一系列的APs來同時服務