共信道干扰(Co-Channel Interference, CCI)是制约无线网络性能的一个关键因素,而干扰管理却是无线通信领域的技术难点之一。干扰对齐(Interference Alignment, IA)技术不但能够有效的抑制干扰,可以降低系统的复杂度,还可以获得比传统正交化处理方式更高的数据速率。因此,近年来,应用干扰对齐技术管理无线网络的干扰问题已经作为一种切实可行的方法得到了普遍的关注。异构蜂窝网络是未来无线网络发展的主要趋势。通过在传统蜂窝网络上部署小蜂窝(SmallCell),异构蜂窝网络缩短了用户与基站之间的通信距离,为用户提供了更高的数据速率和频谱效率。然而,Small Cell的引入不可避免的使干扰问题变得更加严重,干扰对齐技术的研究也随之变得更加复杂,需要根据异构蜂窝网络的干扰特点对干扰对齐技术加以改进甚至重新设计。本论文研究选题于无线移动通信国家重点实验室(无线移动创新技术中心)开放课题“LTE-A系统非线性预编码及干扰对齐技术”和“分布式联合处理系统的信号处理及资源调度算法研究”。研究对象是异构蜂窝网络中的干扰对齐技术,具体研究内容包括：(1)对干扰对齐技术进行了综述。首先,分别介绍了时域干扰对齐、频域干扰对齐和空域干扰对齐技术的基本原理；然后,梳理了典型信道、蜂窝网络、认知网络以及多跳网络中干扰对齐技术的研究现状；最后,对异构蜂窝网络中的干扰对齐技术进行了分析和总结,并指出其面临的挑战与尚需进一步研究的问题。(2)在正交频率划分的频谱资源规划方式下,研究了异构蜂窝网络Small Cell层的干扰对齐机制。多小区多用户的Small Cell中,现有干扰对齐机制多着眼于干扰的最小化或者用户速率的优化,较少涉及用户公平性的问题。如果不考虑用户间的公平性,会造成Small Cell小区边缘用户或者其它信道条件较差的用户的服务质量得不到保障。论文提出了一种基于纳什讨价还价解(Nash bargaining solution, NBS)的干扰对齐机制,在不损害系统总速率的前提下保证了用户速率的公平性。首先消除小区间干扰(Inter-Cell Interference, ICI),然后通过小区内各用户间的合作博弈关系,建立关于预编码矩阵的优化问题,将小区内用户间干扰(Inter-User Interference, IUI)对齐到一定维度的子空间中。性能和仿真分析表明,所提基于NBS的干扰对齐机制较现有干扰对齐机制的系统总速率和用户速率的公平性都有所提高。(3)在全局频率复用的频谱资源规划方式下,研究了异构蜂窝网络开放用户组(Open Subscriber Group, OSG)接入模式下的干扰对齐机制。现有针对OSG接入模式的干扰对齐机制只适用于宏小区中部署两个Small Cell等较小的网络规模,无法直接扩展到规模更大的网络。论文分析了OSG接入模式下的干扰分布,并针对宏小区中部署多个SmallCell的网络场景,分别考虑较低的干扰消除计算复杂度、较大的速率增益和较少的接收天线数要求等因素,提出了三种干扰对齐机制。所提ZF-IA机制将Small Cell用户的同层ICI对齐到跨层干扰的任意子空间中,并迫零所有干扰；所提ODC-IA机制将Small Cell用户的ICI对齐到跨层干扰的特定子空间中,保证Small Cell用户的有用信号的信道增益最大；所提MI-IA机制将Small Cell用户的ICI对齐到最强的跨层干扰子空间中,并且只消除这个空间中的干扰,进而减小系统对接收天线数的要求。性能和仿真分析表明,所提干扰对齐机制较现有干扰对齐机制的系统总速率、误码率等性能有所提高。(4)在全局频率复用的频谱资源规划方式下,研究了异构蜂窝网络封闭用户组(Closed Subscriber Group, CSG)接入模式下的干扰对齐机制。CSG接入模式下的干扰较为严重,现有干扰对齐机制将其视为不利因素加以抑制,而如果将其有效利用起来,系统的性能将会得到进一步提升。论文提出了一种干扰对齐-无线信息与功率流同时传输的联合机制,将干扰对齐与能量收集技术联合起来进行研究,通过收集对齐后的干扰功率,并使其转化为用户的电池电量,系统能效得到进-步提升。首先消除宏蜂窝用户的IUI并将S mall Cell用户的同层ICI对齐到最强的跨层干扰空间中。然后收集部分跨层干扰空间的信号功率,并解调这部分跨层干扰空间正交补空间中的信号,保证用户每根接收天线的能效最大化。性能和仿真分析表明,所提干扰对齐机制保证了用户的能效、天线利用率与中低信噪比情况下的系统总速率。