基于干扰抑制与容量提升的多小区干扰对齐算法

摘要

本发明公开了一种基于干扰抑制和容量提升的多小区干扰对齐算法，主要解决了传统干扰对齐方法不能很好地提升网络的总速率的问题，其具体过程为：(1)初始化小区中基站的预编码矩阵V^[l](l=1，…，L)；(2)构建速率最大的优化目标，求得解码矩阵U^[lk](l=1，…，L，k=1，…，K)；(3)得到解码矩阵U^[lk]后，获得预编码矩阵V^[l]；(4)循环(2)一(3)，直到收敛或最大迭代次数。本发明能较好地提升网络的总速率，用于多小区干扰对齐收发机的设计，也可用于多输入多输出通信系统干扰对齐的收发机设计。

主权项

基于干扰抑制与容量提升的多小区干扰对齐算法(MUSI)，包括如下步骤：(1)初始化小区中基站的预编码矩阵初始化α^[lk]，t₀，γ，Ω，令ω=0，其中表示维度为M^[l]×d^[lk]的复数集，M^[l]为第l个小区中基站的天线数，d^[lk]为第l个小区中第k个用户接收数据的自由度，α^[lk]为第l个小区中第k个用户干扰泄漏归一化因子，t₀为初始迭代步长，γ是与迭代步长有关的参数，其中0<γ<1，Ω为最大迭代次数；(2)最大化第l个小区中第k个用户的接收功率，最优化问题建模为${\max F}^{\left[\mathrm{lk}\right]}=\mathrm{Tr}\left[\frac{P^{\left[\mathrm{lk}\right]}}{d^{\left[\mathrm{lk}\right]}}{U^{\left[\mathrm{lk}\right]}}^{+}{H}_l^{\left[\mathrm{lk}\right]}{V}^{\left[l\right]}{V^{\left[l\right]}}^{+}{H}_l^{[\mathrm{lk}{]}^{+}}{U}^{\left[\mathrm{lk}\right]}\right]$$s.t.\frac{1}{{\alpha }^{\left[\mathrm{lk}\right]}}{U^{\left[\mathrm{lk}\right]}}^{+}{Q}_1^{\left[\mathrm{lk}\right]}{U}^{\left[\mathrm{lk}\right]}=I_{d^{\left[\mathrm{lk}\right]}}$其中$Q_1^{\left[\mathrm{lk}\right]}=\underset{j=1}{\overset{L}{\Sigma }}\frac{P^{\left[j\right]}}{d^{\left[j\right]}}{H}_j^{\left[\mathrm{lk}\right]}{V}^{\left[j\right]}{V}^{{\left[j\right]}^{+}}{H}_j^{{\left[\mathrm{lk}\right]}^{+}}+I_{N^{\left[\mathrm{lk}\right]}},$Tr[·]表示矩阵的迹，U^[lk]为第l个小区第k个用户的解码矩阵，表示第j个小区中的基站和第l个小区第k个用户的信道矩阵，P^[lk]表示第l个小区中第k个用户的接收送功率，表示维度为d^[lk]的归一化噪声，解出满足上述优化问题的解U^[lk]；(3)得到解码矩阵U^[lk](l=1，…，L，k=1，…，K)后，预编码矩阵V^[l]用如下方法获得$V^{\left[\mathrm{lk}\right]}={(\underset{j=1}{\overset{L}{\Sigma }}\underset{i=1}{\overset{K^{\left[j\right]}}{\Sigma }}\frac{P^{\left[\mathrm{ji}\right]}}{d^{\left[\mathrm{ji}\right]}}{H}_l^{{\left[\mathrm{ji}\right]}^{+}}{U}^{\left[\mathrm{ji}\right]}{U^{\left[\mathrm{ji}\right]}}^{+}{H}_l^{\left[\mathrm{ji}\right]}+\rho I_{d^{\left[\mathrm{lk}\right]}})}^{-1}{H}_l^{{\left[\mathrm{lk}\right]}^{+}}{U}^{\left[\mathrm{lk}\right]}$K^[j]表示第j个小区中用户的个数，ρ=0时为采用迫零方式的预编码方法(ZF‑MUSI)，ρ=1为采用最大化信号干扰噪声比的预编码方法(MSLNR‑MUSI)，解得V^[l]，令ω=ω+1；(4)获得预编码矩阵V^[l]和解码矩阵U^[lk]后，迭代(2)‑(3)步骤，直到收敛或ω=Ω。