一種大規模mimo異構網絡中的干擾抑制傳輸方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線通信的技術領域，涉及大規模ΜΙΜΟ(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）異構網場景下針對抑制用戶間干擾及跨層干擾的傳輸方法。
【背景技術】
[0002] ΜΙΜ0,是MultipleInputMultipleOutput(多入多出）的縮寫。ΜΙΜΟ技術通過 配備多天線，可以實現發射/接收的分集和空分復用，從而提供分集增益和復用增益，能夠 在不提高頻譜資源和天線發射功率的情況下，成倍地提高系統容量。如今，Μπω技術已經 廣泛應用在無線通信領域，例如，在目前的4G通信中，多天線發射分集和多流空分復用都 得到了應用。ΜΜ0技術的推廣，使空間成為一種可以用于提高性能的資源，并能夠增加無線 系統的覆蓋范圍。
[0003] 隨著多媒體終端的不斷普及和發展，用戶對通信效率的需求日益提高，天線數目 需求也隨之增加，大規模Μπω隨之出現。大規模ΜΜ0系統具備非常大的陣元數目，能夠提 供更高的分集增益和復用增益，能夠滿足越來越高的數據率需求。
[0004] 同時，為了保證各用戶的服務質量，小區也會呈現異構化的特點。而異構網中則 會出現小區覆蓋的問題，除了用戶間干擾，跨層干擾也是不可忽視的。抑制干擾的一個常 見手段也是通過對預編碼進行設計以滿足系統要求。但傳統做法通常采用迭代算法，計算 量較大，效率較低。在大規模ΜΜ0方面，已經有大量的相關工作。文獻[1]考慮了一個兩 層預編碼系統，提出了一種通過迭代獲取預編碼矩陣的方法。文獻[2]將外層編碼與信道 結合，從而將信道降維，可以減少信道估計的復雜度。同時，假設簇內用戶活動范圍小，所 以內層編碼以較短時間間隔進行更新，外層編碼以較長的時間間隔進行更新。外層的預 編碼設計是迫零（zero-forcing，ZF)預編碼和匹配濾波器的結合，通過對ZF和匹配濾 波分配不同的權值來控制它們各自所占的比重。內層編碼用來抑制殘留干擾。文獻[3] 考慮了更為復雜的情形，將ΜΙΜ0和正交頻分復用技術（OrthogonalFrequencyDivision MultipleXing，0FDM)結合，發端和接收端分別做了IFFT(快速傅立葉逆變換）和FFT(快速 傅立葉變換）處理。外層編碼使用預先量化好的碼本（碼本為方向角的陣簇矢量，方向角 按照等角度間距量化或等正弦值間距量化），在碼本中選出波束指向路徑的元素作為外層 編碼。討論了在已知編碼具有歸一化特性的情況下系統的峰均功率比等特性。文獻[4]考 慮了大規模ΜΜ0下的兩層預編碼，接收端單天線，用戶分簇，外層預編碼通過信道統計信 息設計，用來抑制簇間干擾，內層預編碼抑制用戶間干擾。并且，當信道滿足一定條件時，外 層預編碼各元素模相等。
[0005] 在小區間干擾的抑制方面，也有了一些工作。文獻[5]用到了一種"部分頻率復 用"的方法，即小區中心用戶使用相同的頻率資源，而小區邊緣用戶使用正交的頻率資源， 從而可以抑制干擾。文獻[6]使用了時域正交的方法，即宏基站在時間范圍上發送一些空 白幀，從而減輕對微小區的跨層干擾。文獻[7]和文獻[8]都采用了非線性方法抑制干擾。 文獻[7]考慮了混合干擾場景下使用主動干擾刪除的干擾抑制方法，通過迭代獲取預編 碼。文獻[8]按照干擾強弱將異構網中干擾場景分為三種（弱弱、強弱、強強），用戶在不同 場景下選擇將干擾當作噪聲或主動干擾刪除的傳輸方案，給出了每種場景下的預編碼解析 解。
[0006] 同時，也有一些大規模天線應用在異構網場景中的相關工作。文獻[9]提出了異 構網中宏基站配備大規模天線，并與多個單天線微小區并存的場景，分析了系統性能，給出 了微小區空間頻譜效率關于微小區密度的曲線。文獻[10]考慮了大規模天線異構網中跨 層干擾的抑制，首先將用戶分組，宏小區與微小區之間采取不同的協作來管理跨層干擾。
[0007] 現有工作雖然從不同角度提出了大規模天線及異構網的干擾管理措施，但并沒有 在大規模ΜΙΜΟ異構網中針對強干擾或弱干擾等不同干擾場景給出預編碼解析解。
[0008] 參考文獻[1]~[10]具體如下：
[0009] [1]AlkhateebA，Ayach0E，LeusG，etal.Hybridprecodingformillimeter wavecellularsystemswithpartialchannelknowledge[C]//InformationTheoryand ApplicationsWorkshop(ITA).SanDiego,CA:IEEE,2013:1-5 ；
[0010] [2]ChenJunting，andLauVKN.Two-TierPrecodingforFDDMulti-cell MassiveΜΙΜ0Time-VaryingInterferenceNetworks[J].IEEEJournalonSelected AreasinCommunications，2014,32 (6):1230-1238 ;
[0011] [3]KimC,SonJS，KimT，etal.OntheHybridBeamformingwithShared ArrayAntennaformmffaveMIM0-0FDMSystems[C]//WirelessCommunicationsand NetworkingConference(WCNC).Istanbul:IEEE, 2014:335-340 ；
[0012] [4]AdhikaryA，NamJ，AhnJY,etal.JointSpatialDivisionand Multiplexing-TheLarge-ScaleArrayRegime[J].IEEETransactionsonInformation Theory，2013, 59(10) :6441-6463 ;
[0013] [5]BoudreauG,PanickerJ，GuoN，etal.Interference coordinationandcancellationfor4Gnetworks[J].IEEECommunications Magazine，2009, 47(4):74-81 ;
[0014] [6]Lopez-PerezD,GuvencI,G.DLR，etal.EnhancedInter-Cel1 InterferenceCoordinationChallengesinHeterogeneousNetworks[J].IEEE WirelessCommunications, 2011, 18 (3):22-30 ；
[0015] [7]WangYunlu,TianYafei，LiYang,etal.Coordinatedprecoding andproactiveinterferencecancellationinmixedinterference scenarios[C]//WirelessCommunicationsandNetworkingConference(WCNC). Istanbul:IEEE，2014:554-558 ;
[0016] [8]LiYang,TianYafei，andYangChenyang.BeamformingDesignwith ProactiveInterferenceCancellationinMIS0InterferenceChannels[J].EURASIP JournalonAdvancesinSignalProcessing,2015:67 (2Aug. 2015)；
[0017] [9]KountourisM,PappasN.HetNetsandmassiveMIM0:Modeling,potential gains，andperformanceanalysis[C]//AntennasandPropagationinWireless Communications(APWC).Torino:IEEE, 2013:1319-1322 ；
[0018] [ 1 0 ]AdhikaryA,Dhi11onHS，CaireG.Massive-ΜIM0Meets HetNet-InterferenceCoordinationThroughSpatialBlanking[J].IEEEJournalon SelectedAreasinCommunications, 2015,33(6):1171-1186。
【發明內容】
[0019] 針對現有預編碼設計存在計算量大、效率低的問題，為了抑制用戶間干擾及跨層 干擾，本發明提供了一種大規模ΜΜ0異構網絡中的干擾抑制傳輸方法。本發明針對宏小 區與微小區相互重疊的情況，對宏基站配備大規模天線，微用戶根據宏基站產生的干擾的 強度不同，采用不同的干擾處理方式：強干擾時進行主動干擾刪除，弱干擾時將干擾當作噪 聲。在不同處理方式下，微基站預編碼均給出解析解。
[0020] 本發明的大規模Μ頂0異構網絡中的干擾抑制傳輸方法，實現步驟如下：
[0021] 步驟一，判斷微基站受到宏基站的干擾強度是強干擾還是弱干擾；
[0022] 步驟二，微基站根據宏基站的干擾強度采取相應的處理方式：（1)當為弱干擾時 將宏基站的干擾當作噪聲處理，執行步驟2. 1 ; (2)當為強干擾時采用干擾刪除處理，執行 步驟2. 2。