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随着无线通信的快速发展，频谱资源的稀缺促使各种提高频谱利用率的技术得到发展，其中小蜂窝技术和多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)技术引起了越来越多的注意。不同功率的小蜂窝与原有宏蜂窝一起，并结合MIMO技术，构成了多层多小区异构MIMO网络。但在多层多小区异构MIMO网络中存在着多类干扰，而这些干扰甚至会严重地降低这两种技术所带来的高频谱效率。最近，干扰对齐技术作为一种新的干扰管理策略，通过设计所有发射端发送的信号使得在接收端接收到的干扰信号限定在一定信号空间中，然后接收端经过迫零处理就可以完全消除干扰。因此干扰对齐可以获得最优的系统自由度，并成为研究热点之一。 然而，目前的研究还存在以下问题。第一，大多数干扰对齐算法是在设计干扰对齐预编码矩阵和接收滤波器时，只考虑干扰信号消除，而没有考虑有用信号空间。同时在实际应用中干扰对齐可行解的约束条件不一定能够满足。第二，在实际应用中，由于路径损耗和空间相关性，多用户MIMO无线网络通常是部分连通的。由于这种网络拓扑造成的特殊挑战，在全连通多用户MIMO无线网络中提出的算法不能被直接应用到该环境中。第三，大多数干扰对齐算法需要全局的信道状态信息，并且很少有工作关注应用干扰对齐算法时系统的误比特率性能。本文对多层多小区异构MIMO网络中干扰对齐算法进行了系统研究，主要工作和创新性成果包括: 1.提出面向K用户MIMO干扰网络的干扰对齐算法，有效提高系统总速率 通过进一步考虑有用信号空间，本文基于干扰对齐提出了三种迭代算法（IA-Orth算法、IA-Power算法和IA-Rate算法）提高了K用户MIMO干扰网络的总速率。这三种迭代算法不仅考虑最小化不同干扰信号空间之间的弦距离，而且从不同的角度考虑了有用信号空间以进一步优化系统总速率。另外，在实际环境中，每个接收端具有不同的干扰信号功率和干扰对齐的可行解约束条件不一定能够满足，利用分簇技术和合理地处理簇间干扰，本文将先前提出的IA-Rate算法进行修改使其能够适应于更广泛的应用。仿真结果表明本文提出的算法提供了一种实现干扰对齐的有效算法，并在可获得的总速率性能方面优于传统的干扰对齐算法。 2.部分连通MIMO干扰广播信道中基于干扰对齐的线性收发机设计 在部分连通多输入多输出干扰广播信道，基站并不与其它小区中的所有用户都存在干扰。通过将小区中部分用户对齐到有效小区间干扰信道上，本文提出了一种基于干扰对齐的可实现性强的线性收发机设计算法。该算法不仅能够完全消除小区间干扰，也能够完全消除小区内用户间干扰。同时为了得到每个用户一定数目的自由度，本文给出了系统中基站数目、用户数目、基站和用户天线数目需要满足的条件，并且提出了一种启发式贪婪算法，即在已知其它三者时，得到系统中基站所需的最少天线数目。仿真结果表明了本文所提算法的有效性。 3.应用干扰对齐算法时信道状态信息失真对系统误比特率性能的影响分析 由于信道估计误差和信道量化误差等造成的信道状态信息失真，系统的误比特率性能不可避免地出现明显的下降。本文研究了当信道状态信息是通过训练和有限反馈获得时MIMO干扰系统的误比特率性能。利用随机矩阵理论，本文推导出平均误比特率的表达式。它不仅与信道估计误差和信道量化误差有关，更与训练时间和量化比特数目有关。最后，一系列的仿真验证了本文中的理论分析结果，并且仿真结果表明，信道量化时分配的比特数越多，信道量化误差越小，平均误比特率越低，但是训练时间长度对系统的平均误比特率影响不是很大。