高 慧，朱 谦

基于树搜索算法的多用户 MIMO 系统的自由度分配

高 慧，朱 谦

针对最大化多用户 MIMO 系统的和速率的问题，提出了将迭代式干扰对齐技术（Iterative Interference Alignment: IIA）和系统自由度（DoF）分配策略相结合的一种算法。系统的 DoF 分配是通过树搜索算法（Tree search）来实现的。理论分析及实验仿真结果表明，该算法获得的系统容量，接近遍历法（exhausting search：EX）的结果，但是在算法复杂性及收敛时间上明显优于遍历法。

多用户MIMO系统；迭代式干扰对齐；树搜索算法；自由度分配；和速率

0 引言

不断增长的信息传输需求，使得有限的频谱资源日益紧张。已有的研究结果[1，2]表明多输入多输出 (MIMO)技术可在不占用更多频率资源的情况下，极大地提高无线信道的容量。然而，对于多用户MIMO系统，当天线数目及用户数量增加时，多用户干扰会成为制约系统和速率增加的重要因素[3]。

干扰对齐技术通过在接收方给干扰信号分配一部分可用的资源（时间，频率，空间）并迫使所有干扰信号被压缩在这部分空间来消除其对期望信号的影响。Cadambe 和Jafar 的研究表明：干扰对齐技术可使得多用户MIMO系统的自由度达到最大[4]。

以往的研究大都从消除干扰的角度使得多用户MIMO系统获得最大和速率，本文从自由度（Degree of Freedom: DoF）分配这个视角探索DoF分配策略对多用户MIMO系统和速率的影响。

对多用户MIMO系统做DoF分配实是组合优化问题。对于该类问题，通过遍历法（exhausting search：EX）便可选出最优的DoF分配策略。然而，很多组合优化问题是NP完全的，得到

精确解所需的收敛时间随着问题的规模增加呈指数增长。……