分数阶傅立叶变换优化MIMO-OFDM系统：干扰抑制与吞吐量提升

在本文中，王会琦和马洪针对快速时变无线信道环境下MIMO-OFDM系统存在的子载波间干扰（ICaI）和小区间干扰（ICeI）问题进行了深入研究。他们提出了一种创新的解决方案，即基于最优分数阶傅立叶变换（Fractional Fourier Transform, FrFT）的MIMO-OFDM系统模型。传统的MIMO-OFDM系统在面对频率选择性和时间选择性衰落时，其子载波间的正交性可能会被破坏，导致性能下降。FrFT的引入允许每个用户根据自身干扰环境选择合适的分数阶调制和解调，有助于减小干扰。 文章首先构建了基于FrFT的MIMO-OFDM系统架构，并在此基础上设计了干扰抑制合并（Inteference Reduction Combining, IRC）均衡器。考虑到实际通信系统中高效纠错技术，如 Hybrid Automatic Repeat reQuest (HARQ)，对初传误码率的要求并不苛刻，因此作者提出了一个优化准则，即在满足接收符号信噪比阈值的同时，最大化系统的容量。这一准则的目标是找到最适合的FrFT阶数，既能有效抑制干扰，又能提升系统的整体性能，特别是小区吞吐量。 文中指出，分数阶傅立叶变换的优势在于能够提供更灵活的信号处理方式，通过调整分数阶数，可以在不牺牲系统性能的情况下更好地适应不同类型的无线信道环境。通过仿真验证，优化准则的有效性得到了证明，即在抑制干扰的同时，通过动态调整FrFT阶数，系统能够实现性能与效率的双赢。 本文的研究成果为应对快速时变无线信道下的MIMO-OFDM系统提供了新的干扰管理策略，展示了分数阶傅立叶变换在提高系统性能和抗干扰能力方面的潜力。关键词包括正交频分复用（OFDM）、多输入多输出（MIMO）、分数阶傅立叶变换、干扰抑制以及时变信道。这项工作不仅提升了通信系统的可靠性和有效性，也为未来无线通信技术的发展提供了有价值的研究方向。