MIMO干扰广播信道中基于多点协作的干扰对齐方法

摘要

本发明公开了一种MIMO干扰广播信道中基于多点协作的干扰对齐方法，主要解决MIMO干扰广播信道在多点协作传输下的干扰问题，首先应用基站端多点协作传输模式；然后采用联合迫零预编码方法，得到一个等效的派生信道；其次，在派生信道下采用基于用户分组的干扰对齐方法，得到一组包含自由度和系统配置的约束条件，并判断当前系统配置的可行性；最后，在系统自由度最大化的优化准则下，求解出在可行的系统配置下自由度的最大值。本发明具有约束条件少、信号处理复杂度低、用户平均传输速率高等特点。

主权项

一种MIMO干扰广播信道中基于多点协作的干扰对齐方法，包括如下步骤：(1)建立由多个基站组成的协作集：(1a)在一个MIMO干扰广播信道中，设置G个小区，G≥2，每个小区设置K个用户，K≥1，每个用户端配置N个天线，N≥2，每个小区设置一个基站，每个基站发射端配置M个天线，M≥2；(1b)设置由M_t个基站组成的协作集，其中M_t≤G，G表示小区数；(1c)协作集内基站通过用户反馈方式获得准确的信道状态信息，利用X2接口实现基站之间信道状态信息和用户数据信息的交互；(1d)每个用户的需求消息由协作集中的基站同时发送；(2)划分信道：(2a)将MIMO干扰广播信道分为两个子信道，第一个子信道包含a个协作集和服务用户，第二个子信道包含G‑a个协作集和服务用户，其中，1≤a≤G‑2，a表示信道划分的分界值，G表示小区数；(2b)设定第一个子信道的用户需求相同的数据流，设定第二个子信道的用户需求相同的数据流，d₁≤N，d₂≤N，其中，d₁表示第一个子信道的用户需求的数据流，d₂表示第二个子信道的用户需求的数据流，N表示用户配置的天线(3)构造协作集的迫零矩阵：(3a)采用迫零矩阵方法，消去第二个子信道协作集对第一个子信道用户产生的信号干扰,获得第二个子信道协作集的迫零矩阵；(3b)采用迫零矩阵方法，消去第一个子信道协作集对第一个子信道用户产生的协作集之间的信号干扰,获得第一个子信道协作集的迫零矩阵；(4)确定干扰对齐约束条件：(4a)将第二个子信道中的任意一个协作集的服务用户，对齐到相邻协作集的同一个信号空间中，得到用户分组对齐约束条件；(4b)在第一个子信道中，将协作集的发射波束赋形矩阵放入其所有干扰用户的零空间交集中，得到第一个零空间可解性约束条件；(4c)在第二个子信道中，将协作集的发射波束赋形矩阵放入其所有干扰用户的零空间交集中，得到第二个零空间可解性约束条件；(5)确定目标函数：按照下式，将MIMO干扰广播信道中两个子信道所有用户设定的用户需求数据流个数之和最大作为目标函数：max(Kad₁+K(G‑a)d₂)其中，max表示求最大值操作,K表示每个基站服务的用户数，a表示信道划分的分界值，d₁表示第一个子信道中用户需求的数据流个数，G表示小区数，d₂表示第二个子信道用户需求的数据流个数；(6)建立由约束条件和目标函数组成的优化方程：(6a)目标函数和约束条件组成的优化方程如下：目标函数：max(Kad₁+K(G‑a)d₂)约束条件：其中，1≤a≤G‑2，1≤d₁≤N，1≤d₂≤N，max表示求最大值操作，K表示每个基站服务的用户数，a表示信道划分的分界值，d₁表示第一个子信道中用户需求的数据流个数，G表示小区数，d₂表示第二个子信道用户需求的数据流个数，M表示基站发射端配置的天线数，M_t表示组成协作集的基站个数，N表示用户端配置的天线数；(6b)求解优化方程，获得当前系统配置下使系统自由度最大的设计参数a，d₁，d₂；(7)配置系统：(7a)用参数a将多点协作信道划分为两个子信道，第一个子信道包含a个协作集和服务用户，第二个子信道包含G‑a个协作集和服务用户,G表示小区数；(7b)将获得的参数d₁、d₂分别设置为第一个子信道和第二个子信道单个用户需求的数据流个数，并将第二个子信道中的任意一个协作集的服务用户，对齐到相邻协作集的同一个信号空间中，得到第二个子信道中用户的接收波束赋形矩阵；(7c)将协作集的发射波束赋形矩阵放入其所有干扰用户的零空间交集中,完成了干扰对齐。