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在第三代合作伙伴计划(The3rd Generation Partnership Project,3GPP)提出的长期演进技术升级版(Long Term Evolution Advanced, LTE-A)标准中,中继转发技术以及多输入多输出(Multiple-Input-Multiple-Output,MIMO)技术被明确列为推荐解决方案。融合二者的MIMO中继技术有望成为未来移动通信系统中最富有竞争力的技术之一。然而,MIMO中继系统,尤其是多用户双向/多向中继系统的性能受到多用户干扰的严重制约。有效的干扰处理方法是挖掘MIMO中继技术潜能的关键所在。干扰对齐(Interference Alignment,IA)作为一种干扰处理方法,因其在干扰信道等场景中突出的干扰处理效果,近年来受到了学术界的广泛关注。同时,IA也为MIMO中继系统中的干扰处理提供了新思路。本文以MIMO中继系统为研究对象,重点研究了三种典型场景：多向中继X信道、Y信道和多对双向中继信道中基于IA技术的传输方案。此外,还对传输方案相关的波束成形设计和用户调度等问题进行了讨论。本文的主要研究内容和创新点归纳如下：(1)针对多向中继X信道,本文提出了一种基于IA的传输方案。在该方案中,所有的信息交换在两个时隙内即可完成,与传统方案相比,提高了频谱效率。本文还对传输方案的可行性条件进行了分析,确定了本方案的适用范围。此外,本文还对传输方案的可达自由度(Degrees of Freedom,DOF)进行了理论分析,并通过数值仿真对分析结果进行了验证。结果表明,与传统的基于迫零(Zero-Forcing,ZF)收发机的传输方案相比,本方案取得了更高的DOF。(2)针对Y信道的一种特殊场景,本文推导了该场景的精确DOF。首先,通过假设用户之间存在充分的协作,并利用割集定理获得了该场景的一个DOF上界。然后,本文提出了一种基于非对称干扰对齐的传输方案,并通过理论分析和数值仿真,证明了该传输方案可以达到DOF的上界。结合DOF的上界和可达性证明,本文获得了该场景的精确DOF。此外,为了进一步提高所提传输方案的和速率性能,本文还提出一种迭代的波束成形优化算法,对用户处和中继处的波束成形设计进行了联合优化。最后,通过仿真验证了所提算法的性能增益和收敛速度。(3)针对多对双向中继信道,本文提出了一种基于非对称干扰对齐的传输方案,并对其可达的DOF进行了理论分析,数值仿真的结果也表明所提方案的可达DOF明显优于传统方案。然后,针对所提传输方案,本文提出了一种结合罚函数法和拟牛顿法的联合波束成形优化算法,仿真结果表明该算法显著提高了和速率,并且具有良好的收敛性。此外,本文还提出了一种基于准正交原则的用户调度算法,有效地利用了场景中的多用户分集,进一步提高了所提传输方案的和速率。