一種應(yīng)用于部分連通mimo干擾廣播信道的干擾對齊方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于部分連通MIMO干擾廣播信道的干擾對齊方法，包括：1)得出每個受干擾用戶分別受到哪些基站的干擾，以得到整個系統(tǒng)的連通性信息；2)對于每個小區(qū)，根據(jù)所述整個系統(tǒng)的連通性信息，構(gòu)造接收濾波器方程和預(yù)編碼矩陣方程，并根據(jù)使所有的接收濾波器方程和預(yù)編碼矩陣方程有解的約束條件，得到每個小區(qū)與其干擾源基站之間的最小有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目，進(jìn)而得到每個小區(qū)基站所需的最小天線數(shù)目；3)根據(jù)步驟2)所得到的每個小區(qū)基站所需的最小天線數(shù)目和相應(yīng)的有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目實現(xiàn)干擾對齊。本發(fā)明能夠以較低的算法復(fù)雜度，最大程度地提高信道容量和用戶自由度，同時降低基站所使用的天線數(shù)目。
【專利說明】一種應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信物理層【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于部分連 通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多輸入多輸出（Multi-input Multi-output ;ΜΙΜ0)是一種用來描述多天線無線 通信系統(tǒng)的抽象數(shù)學(xué)模型，能利用發(fā)射端的多個天線發(fā)送信號，同時在接收端用多個天線 接收并解調(diào)原信息。眾所周知，在多小區(qū)蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行通信中，每個小區(qū)內(nèi)的基站在同一個 資源塊上同時服務(wù)多個用戶，整個系統(tǒng)中不僅存在小區(qū)間干擾，還存在小區(qū)間用戶干擾，而 干擾會影響信號接收質(zhì)量，降低整個系統(tǒng)容量，本文中，將這種信道稱為ΜΜ0干擾廣播信 道。
[0003] 現(xiàn)有的干擾管理的技術(shù)，如頻分復(fù)用（FDMA)，時分復(fù)用（TDMA)和碼分復(fù)用（CDMA) 主要是通過信號的正交化來消除干擾信號對期望信號的影響。然而，當(dāng)K個用戶共享頻譜 資源時，這種處理方法只能做到將頻譜資源在K個用戶之間進(jìn)行分配。當(dāng)用戶數(shù)量很大 時，每個用戶所能獲得的頻譜資源仍然非常有限。所以人們提出了一系列新的干擾管理技 術(shù)，包括干擾對齊，干擾隨機(jī)化，干擾協(xié)調(diào)/回避和干擾消除等。其中，干擾對齊技術(shù)是將 信號空間劃分為期望信號空間和干擾信號空間兩個部分，在發(fā)射端通過預(yù)編碼技術(shù)使干擾 信號在接收端對齊到干擾信號空間，從而使得有用信號傳輸時不會受到任何干擾，消除干 擾信號對期望信號的影響，達(dá)到提高整個系統(tǒng)容量的目的。目前，干擾對齊（Interference Alignment, ΙΑ)技術(shù)主要有閉合算法和迭代算法。
[0004] 現(xiàn)有的閉合算法僅針對全連通的ΜΜ0干擾廣播信道系統(tǒng)而設(shè)計。對于一個全連 通的ΜΙΜΟ干擾廣播信道系統(tǒng)模型，假設(shè)該模型中包含L個小區(qū)，每個小區(qū)包含一個基站 (BS)，第j個小區(qū)包含Κ」個用戶，其中j = 1，…，L，而且第j個小區(qū)的基站在同一資源塊 上服務(wù)&個用戶。小區(qū)j中基站配置％根天線，每個用戶配置％根天線。眾所周知，閉合 算法中要求解下列方程式（1)，以獲得每個小區(qū)的每個用戶的接收濾波器：
[0005]
【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法，包括下列步驟： 1) 得出每個受干擾用戶分別受到哪些基站的干擾，以得到整個系統(tǒng)的連通性信息； 2) 對于每個小區(qū)，根據(jù)所述整個系統(tǒng)的連通性信息，構(gòu)造接收濾波器方程和預(yù)編碼矩 陣方程，并根據(jù)使所有的接收濾波器方程和預(yù)編碼矩陣方程有解的約束條件，得到每個小 區(qū)與其干擾源基站之間的最小有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目，進(jìn)而得到每個小區(qū)基站所需的最 小天線數(shù)目； 3) 根據(jù)步驟2)所得到的每個小區(qū)基站所需的最小天線數(shù)目和相應(yīng)的有效小區(qū)間干擾 信道數(shù)目實現(xiàn)干擾對齊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對 齊方法，其特征在于，所述步驟1)和2)中，所述整個系統(tǒng)的連通性信息用集合 J 全{([A%j]，i) /5cwwcW w"/i j# ij 表示， 其中BSi和UE[k,幻分別表示小區(qū)i中的基站和小區(qū)j中第k個用戶，其中k = 1，…， I，集合中每一個元素代表一個基站和受到該基站干擾的其它小區(qū)的一個用戶。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法，其特征 在于，所述步驟2)還包括，基于預(yù)先設(shè)定的基站數(shù)目、各小區(qū)用戶數(shù)目、每個用戶的用戶天 線數(shù)目和數(shù)據(jù)流數(shù)目，根據(jù)所述使所有的接收濾波器方程和預(yù)編碼矩陣方程有解的約束條 件得到各個基站所需的最小天線數(shù)目和相應(yīng)的有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法，其特征 在于，所述步驟2)包括下列子步驟： 21) 將每個受干擾小區(qū)-干擾源基站對的有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目均初始化為1 ; 22) 判斷當(dāng)前所有受干擾小區(qū)-干擾源基站對的有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目的組合是否 滿足所述約束條件，如果判斷為是，則進(jìn)入步驟24);如果判斷為否，則進(jìn)入步驟23); 23) 選取一個受干擾小區(qū)-干擾源基站對，將其有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目加1，然后回 到步驟22); 24) 根據(jù)當(dāng)前各受干擾小區(qū)-干擾源基站對的有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目，計算各個基 站所需的最小天線數(shù)目。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信 道的干擾對齊方法，其特征在于，所述步驟22)中，所述約束條件為 Σ?€?^(]%)·,--| - + Σ?ε/; ^ |C/|場-d，其中，tj,i 表不受干擾小區(qū) J·與干 擾源基站i之間的有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目，|d[m] |為小區(qū)j中受到基站i干擾的用戶的 數(shù)目，I表示第i個小區(qū)的用戶數(shù)目，λ表示所有受到基站i干擾的小區(qū)的集合，d表示每 個用戶的數(shù)據(jù)流數(shù)目，Gi表示對小區(qū)j中用戶產(chǎn)生干擾的基站集合，I C」表示小區(qū)j中受 到其它小區(qū)基站干擾的用戶數(shù)目，％表示小區(qū)j中每個用戶配置的天線數(shù)目。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法，其特征 在于，所述步驟22)中，|C」均根據(jù)所述步驟1)中判別每個用戶終端是否受到 其他小區(qū)基站干擾的結(jié)果得出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于部分連通ΜIM0干擾廣播信道的干擾對齊方法， 其特征在于，所述步驟23)中，所選取的受干擾小區(qū)-干擾源基站對中，干擾源基站 f = arcpnin, Ejc/((K>|/,(| | ~2* f/j) - /V/ ?
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法，其特征 在于，所述步驟23)中，所選取的受干擾小區(qū)-干擾源基站對中，受干擾小區(qū) f = argmlni (\Cj\Nj - d - I - hd ~ ~ ^Mi，+ °
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法，其特征 在于，所述步驟24)中， 小區(qū)i基站的天線數(shù)目錢="(?+ Σμ ) 〇
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法，其特 征在于，所述步驟3)中將所述最小天線數(shù)目和相應(yīng)的有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目代入接收 濾波器方程，求解得到每個用戶的接收濾波器矩陣；將各個用戶的接收濾波器矩陣代入預(yù) 編碼矩陣方程，得到每個基站的預(yù)編碼矩陣。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的干擾對齊方法，其特 征在于，所述步驟1)還包括：所有基站發(fā)射導(dǎo)頻信號，各個用戶終端根據(jù)導(dǎo)頻信號計算自 身與每個基站的信道矩陣及信噪比，并根據(jù)信噪比判別每個小區(qū)中每個用戶終端是否受到 其它小區(qū)基站的干擾，以及每個受干擾用戶分別受到哪些基站的干擾。
12. -種應(yīng)用于部分連通ΜΙΜΟ干擾廣播信道的基站數(shù)目確定方法，包括下列步驟： 1) 得出每個受干擾用戶分別受到哪些基站的干擾，以得到整個系統(tǒng)的連通性信息； 2) 對于每個小區(qū)，根據(jù)所述整個系統(tǒng)的系統(tǒng)連通性信息，構(gòu)造接收濾波器方程和預(yù)編 碼矩陣方程，并根據(jù)使所有的接收濾波器方程和預(yù)編碼矩陣方程有解的約束條件，得到每 個小區(qū)與其干擾源基站之間的最小有效小區(qū)間干擾信道數(shù)目，進(jìn)而得到每個小區(qū)基站所需 的最小天線數(shù)目。
【文檔編號】H04B7/08GK104301018SQ201410513666
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】陳宏超, 周一青, 田霖, 石晶林, 劉智國 申請人:中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所