一种基于调度和两阶段干扰对齐的干扰消除方法

摘要

本发明公开了一种基于调度和两阶段干扰对齐的干扰消除方法，通过各用户测量各基站到自身的平均路径增益，并反馈给各自的基站；smallcell基站将信息发送给宏基站，宏基站进行下行传输链路调度；根据链路调度结果执行两阶段干扰对齐以获得被调度基站的发送波束成形矩阵；被调度的基站使用构建的发送波束成形矩阵给用户发送数据；用户设计接收波束成形矩阵，消除干扰并接收数据。本发明充分利用了异构网络的资源，通过链路调度使得每个时隙有尽可能多的链路同时传输，并利用两阶段干扰对齐同时解决了被调度链路间的跨层干扰和同层干扰，有效提升了频谱资源利用效率。

主权项

一种基于调度和两阶段干扰对齐的干扰消除方法，其特征在于，该基于调度和两阶段干扰对齐的干扰消除方法包括以下步骤：步骤一，每个基站选择一个用户接受服务，每个基站与服务的用户组成一条下行传输链路；步骤二：每个被选择的用户测量各基站到自身的平均路径增益信息，并反馈给为自己服务的基站；步骤三：各smallcell基站将用户反馈的平均路径增益信息发送给宏基站；步骤四：宏基站根据得到的平均路径增益信息，进行下行传输链路调度；下行传输链路的调度过的实施步骤如下：第一步，宏基站根据得到的平均路径增益信息构建smallcell链路的冲突图，冲突图中的每一个顶点表示一条smallcell链路；如果两条smallcell链路相互干扰，则在冲突图中对应于这两条smallcell链路的两个顶点间存在一条边；冲突图中顶点间关系可由一个二维的邻接矩阵表示，如果两个顶点间存在一条边，则邻接矩阵中对应位置的值为1；具体的，冲突图邻接矩阵中的元素为：$A_{v_i,v_j}=\left\{\begin{array}{cc}1,& {\mathrm{if\gamma }}_{v_i,v_j}>\hat{\gamma },i\ne j\\ 0,& otherwise\end{array}\right.,$其中v_i,v_j为冲突图中对应于smallcell链路i,j的顶点，为一个门限值，取值在配置系统参数时给定；为smallcell链路j的发送端到smallcell链路i的接收端的平均路径增益信息；P_i表示small cell链路i中基站的发射功率，P_j表示small cell链路j中基站的发射功率；第二步，参数初始化，令t＝1，其中为冲突图中所有顶点的集合，为尚未被调度的传输链路所对应的顶点；第三步，令第四步，判断是否大于2，如果是，进入第五步；否则，进入第六步；其中为在由顶点集合构成的干扰图中的顶点v_i的度，顶点的度是关联于该顶点的边的数目；第五步，取顶点然后将顶点v′_i从由顶点集合构成的图中移去，并更新中剩余顶点的度；返回第四步；第六步，令其中，表示由属于但不属于的元素构成的集合；并且更新第七步，判断是否等于0，如果是，进入第九步；否则，进入第八步；第八步，取顶点然后将顶点v′_k从由顶点集合构成的图中移去，并更新中剩余顶点的度；返回第七步；第九步，判断是否等于2，如果是，进入第十步；否则，进入第十一步；第十步，令进入第十五步；第十一步，令寻找一个顶点满足条件如果可以找到，进入第十二步；否则，进入第十三步；第十二步，令其中且满足进入第十四步；第十三步，令其中P_x表示small cell链路x中基站的发射功率，P_p表示small cell链路p中基站的发射功率；第十四步，令第十五步，判断是否为空集，如果否，令t＝t+1，并返回第三步；如果是，进入步骤五；记所对应的smallcell链路集合分别为Ω_A(t)，Ω_B(t)；Ω_A(t)和Ω_B(t)所包含的smallcell链路即为被调度在t时刻进行传输的smallcell链路；步骤五：针对步骤四中得到的链路集合Ω_A(t)和Ω_B(t)，构建两阶段干扰对齐以获得链路集合Ω_A(t)和Ω_B(t)中基站的发送波束成形向量；构建两阶段干扰对齐的具体实施步骤如下：第一步，链路集合Ω_A(t)中的用户测量信道矩阵及宏小区链路对应的用户测量信道矩阵并将信道矩阵反馈到各自的基站；其中a，b表示链路集合Ω_A(t)中包含的两条链路，e_q为Ω_B(t)中的链路，q＝1,2,...,|Ω_B(t)|，|Ω_B(t)|为集合Ω_B(t)的势，w为宏小区链路，H_i′,j′为链路j′中基站到链路i′中用户的信道矩阵，i′∈{a,b,w}，j′∈{a,b,w,e_q}；第二步，链路集合Ω_A(t)中的smallcell基站将信道矩阵H_a,w,H_a,b及H_b,w,H_b,a发送给宏基站；第三步，阶段一：宏基站及链路集合Ω_A(t)中smallcell基站发送波束成形向量的设计；宏基站根据得到的信道矩阵，按如下公式计算发送波束成形向量：$V_w=eig\left(H_{a,w}^{-1}{H}_{a,b}{H}_{w,b}^{-1}{H}_{w,a}{H}_{b,a}^{-1}{H}_{b,w}\right),$$V_a=\frac{H_{b,a}^{-1}{H}_{b,w}{V}_w}{\left|\right|H_{b,a}^{-1}{H}_{b,w}{V}_w\left|\right|},V_b=\frac{H_{w,b}^{-1}{H}_{w,a}{H}_{b,a}^{-1}{H}_{b,w}{V}_w}{\left|\right|H_{w,b}^{-1}{H}_{w,a}{H}_{b,a}^{-1}{H}_{b,w}{V}_w\left|\right|},$V_w,V_a,V_b分别为链路w,a,b中基站的发送波束成形向量；第四步，阶段二：链路集合Ω_B(t)中smallcell基站发送波束成形向量的设计；宏基站按如下公式计算链路集合Ω_B(t)中smallcell基站的发送波束成形向量：$V_{e_q}=\frac{H_{w,e_q}^{-1}{H}_{w,a}{V}_a}{\left|\right|H_{w,e_q}^{-1}{H}_{w,a}{V}_a\left|\right|}$是smallcell基站e_q的发送波束成形向量，q＝1,2,...,|Ω_B(t)|；第五步，宏基站将发送波束成形向量V_a,V_b和分别发送给对应的smallcell基站；步骤六，被调度链路集合Ω_A(t)和Ω_B(t)中的基站使用步骤五得到的发送波束成形向量给用户发送数据；步骤七，链路集合Ω_A(t)和Ω_B(t)中的用户设计接收波束成形向量以接收数据；用户接收波束成形向量的设计方法如下：第一步，链路集合Ω_A(t)中用户及宏用户的接收波束成形向量的设计按如下公式进行：U_c为链路c中用户的接收波束成形矩阵，c∈{a,b,w}，h∈{a,b,w}，且h≠c；第二步，链路集合Ω_B(t)中用户接收波束成形向量的设计按如下公式进行：U_f为链路f中用户的接收波束成形矩阵，f∈Ω_B(t)；步骤八，用户将步骤七中的接收波束成形矩阵取共轭转置，并乘以接收到的信号，以实现对干扰的消除，并成功接收自己的信号。