一种以用户为中心的多基站协作干扰抑制方法

摘要

本发明公开了一种以用户为中心的多基站协作干扰抑制方法，属于无线通信领域。本发明首先获取基站到用户集合的信道状态信息，然后设计基站到各个用户的预编码，计算用户为中心的基站协作簇内干扰，簇内干扰值共享和统计后，得到基站服务的用户的数据率，在确保更新后的预编码给基站协作簇内的其他基站的服务用户造成的簇内干扰值，不大于初始预编码造成的簇内干扰值的约束条件下，求解出使和数据率最大时，对应的预编码，并将作为最终传输的预编码向量。本发明解决了以用户为中心的多基站协作系统中的干扰抑制问题，可以拓展到多小区场景，不受限于小区数；对初始预编码以及更新预编码的方法并没有约束，可以找到低复杂度的解决方法。

主权项

一种以用户为中心的多基站协作干扰抑制方法，其特征在于：假设以用户为中心的多基站协作系统包含N个基站BS_b，K个单天线用户MS_u；b为基站编号b＝1，2，3，……，N；u为用户编号，u＝1，2，3，……，K；各基站均具有T个发射天线；以用户为中心划分基站协作簇，令用户MS_u对应的基站协作簇内的基站集合为C_u；向用户MS_u传输数据的基站为B_u，B_u∈C_u；基站BS_b接入的用户集合为U_b，U_b中接收基站传输数据的用户集合为M_b；对于同一基站协作簇内除基站B_u外的其他基站造成的小区间干扰，通过下述方法进行抑制：步骤1：基站BS_b通过上行训练得到自身到用户集合U_b内各个用户MS_u的信道状态信息h_ub；h_ub为基站BS_b到用户MS_u的信道状态信息；步骤2：基站BS_b根据自身到用户MS_u的信道状态信息h_ub，得到h_ub的共轭转置随后基站BS_b通过分布式预编码设计方法进行初始预编码的设计，得到基站BS_b到各个用户的预编码，其中，基站BS_b到用户集合M_b中各个用户MS_i初始预编码为MS_i∈M_b，i∈u；基站BS_b到其余用户MS_j的初始预编码为且为T×1的零向量，即0^T×1，且j≠i；步骤3：在基站BS_b接入的用户集合不包含基站服务用户的集合，即集合{U_b‑M_b}中，若用户MS_k对应的基站协作簇中，MS_k∈{U_b‑M_b}，除了基站BS_b还有其它基站时，即|C_k|≥2时，则基站BS_b传输数据过程中对用户MS_k造成簇内干扰，通过计算得到基站BS_b对用户MS_k造成的簇内干扰值为||·||表示Frobenius范数；若用户MS_k对应的基站协作簇中具有除基站BS_b外没有其它基站，即|C_k|＝1时，则表示用户MS_k无簇内干扰，定义簇内干扰值为0；|C_k|表示基站集合C_k内的基站个数；步骤4：在以用户MS_u为中心，形成的基站协作簇C_u中，非B_u的基站BS_l将之前计算出的对用户MS_u造成的簇内干扰值共享给基站B_u，其中BS_l∈C_u,BS_l≠B_u；步骤5：对基站B_u接收到的其他基站对用户MS_u造成的所有簇内干扰值进行统计计算，得到：BS_l∈C_u，BS_l≠B_u,MS_v∈M_l；步骤6：通过初始设计的预编码，得到基站BS_b服务的用户MS_i的数据率R(i)为：$R\left(i\right)={\log }_2(1+\frac{\left|\right|h_{ib}^H{w}_{ib}^0|{|}^2}{\underset{{\mathrm{MS}}_n\ne {\mathrm{MS}}_i}{\underset{{\mathrm{MS}}_n\in M_b}{\Sigma }}\left|\right|h_{ib}^H{w}_{nb}^0|{|}^2+\underset{{\mathrm{BS}}_l\ne {\mathrm{BS}}_b}{\underset{{\mathrm{BS}}_l\in C_i}{\Sigma }}\underset{{\mathrm{MS}}_v\in M_l}{\Sigma }\left|\right|h_{il}^H{w}_{vl}^0|{|}^2+N_0})---\left(1\right)$其中，N₀为接收天线噪声功率，为用户MS_i接收到的有用信号功率，为基站BS_b向它服务用户的集合M_b中除了用户MS_i的其他用户MS_n发送预编码时，对用户MS_i造成的簇内干扰，为其他基站BS_l对用户MS_i造成的簇内干扰，其中BS_l≠BS_b；基站BS_b服务用户集合M_b内的所有用户的和数据率被表示为当基站BS_b获知它服务的用户MS_i受到的来自于其他基站BS_l的簇内干扰值时，基站BS_b按照下列方法更新基站BS_b到它服务用户集合中用户MS_i的预编码w_ib，MS_i∈M_b，BS_l∈C_i,BS_l≠BS_b；将获知的其他基站造成的簇内干扰值作为式子(1)中的簇内干扰参考值，在确保更新后的预编码给基站协作簇内的其他基站的服务用户造成的簇内干扰值，不大于初始预编码造成的簇内干扰值的约束条件下，求解出使最大时，对应的预编码w_ib，并将w_ib作为最终传输的预编码向量，求解表示为：$\underset{w_{ib}}{max}\underset{{\mathrm{MS}}_i\in M_b}{\Sigma }R\left(i\right)=\underset{w_{ib}}{max}\underset{{\mathrm{MS}}_i\in M_b}{\Sigma }{\log }_2(1+\frac{\left|\right|h_{ib}^H{w}_{ib}|{|}^2}{\underset{{\mathrm{MS}}_n\ne {\mathrm{MS}}_i}{\underset{{\mathrm{MS}}_n\in M_b}{\Sigma }}\left|\right|h_{ib}^H{w}_{nb}|{|}^2+\underset{{\mathrm{BS}}_l\ne {\mathrm{BS}}_b}{\underset{{\mathrm{BS}}_l\in C_i}{\Sigma }}\underset{{\mathrm{MS}}_v\in M_l}{\Sigma }\left|\right|h_{il}^H{w}_{vl}^0|{|}^2+N_0})---\left(2\right)$$s.t.\underset{{\mathrm{MS}}_i\in M_b}{\Sigma }\left|\right|w_{ib}|{|}^2\le P_0$$\underset{{\mathrm{MS}}_i\in M_b}{\Sigma }\left|\right|h_{jb}^H{w}_{ib}|{|}^2\le \underset{{\mathrm{MS}}_i\in M_b}{\Sigma }|\left|h_{jb}^H{w}_{ib}^0\right|{|}^2,\forall {\mathrm{MS}}_j\in \{U_b-M_b\}$其中，P₀为基站最大传输功率；约束条件中的为单基站功率约束，$\underset{{\mathrm{MS}}_i\in M_b}{\Sigma }\left|\right|h_{jb}^H{w}_{ib}|{|}^2\le \underset{{\mathrm{MS}}_i\in M_b}{\Sigma }|\left|h_{jb}^H{w}_{ib}^0\right|{|}^2,\forall {\mathrm{MS}}_j\in \{U_b-M_b\}$为簇内干扰约束条件，表示基站BS_b采用更新后的预编码，在服务它的用户时对它接入的其他用户造成的簇内干扰值，表示基站BS_b采用初始预编码，在服务它的用户时对它接入的其他用户造成的簇内干扰值。