多点有限协同多输入多输出通信系统预编码方法

摘要

本发明揭示了一种多点有限协同多输入多输出通信系统预编码方法，该方法基于有限协同获取每个发射机到所有接收机之间的混合信道信息，各发射机根据所获取的信道信息对其服务的多个接收机的发送信号进行预编码，以最大化每个接收机期望信号的能量，同时最小化对其它接收机的干扰；通信系统中包括多个发射机和多个接收机，每个发射机可以同时向多个接收机发送有用信号，而每个接收机在同一时刻至多可以从一个发射机接收有用信号，来自其它发射机的信号均视为干扰；多个发射机分成多个互不相交的簇，同一簇内的发射机之间可以有限协同，不同簇内的发射机之间不进行协同。本发明与现有技术相比更好地获得了通信系统性能与实现复杂度的折中。

主权项

1.一种多点有限协同多输入多输出通信系统预编码方法，其特征在于，该方法基于有限协同获取的每个发射机到所有接收机之间的混合信道信息，各发射机根据所获取的混合信道信息对其服务的多个接收机的发送信号进行预编码，以最大化每个接收机期望信号的能量，同时最小化该接收机的发送信号对其它接收机造成的干扰；通信系统中包括多个发射机和多个接收机，其中每个发射机可以同时向多个接收机发送有用信号，而每个接收机在同一时刻至多可以从一个发射机接收有用信号，来自其它发射机的信号均视为干扰；多个发射机由静态的分簇方法分成多个互不相交的簇，同一簇内的多个发射机之间可以部分地交互各自所服务的接收机的信道状态信息，从而实现有限协同，而不同簇内的发射机之间不进行协同；该方法的具体步骤如下：步骤1：采用静态的方式将多个发射机分成多个互不相交的簇，每个簇由多个地理位置邻近的发射机组成；步骤2：各接收机对其与各发射机之间的信道响应进行估计；步骤3：各接收机将估计到的信道响应反馈给为其服务的发射机，从而使得每个发射机获取其所服务的每个接收机的瞬时信道状态信息；步骤4：同一簇中的不同发射机之间进行部分信息交互，实现有限协同；步骤5：各发射机通过有限协同获取其到同一簇中其它发射机服务的接收机之间信道的统计信息；步骤6：各发射机采用一个标量因子乘上一个单位矩阵的形式对其到其它簇中各接收机之间信道的统计信息进行逼近；步骤7：各发射机根据自身获取的其与通信系统中所有接收机之间信道的混合信息设计其所服务的多个接收机的预编码矩阵，所基于的优化准则是：在最大化每个接收机期望信号能量的同时，最小化该接收机信号对通信系统中其它接收机造成的干扰；其中混合信息包括：由步骤3获取的该发射机与其服务的多个接收机之间的瞬时信道状态信息，由步骤4获取的该发射机到同一簇中其它发射机服务的各接收机之间的统计信道状态信息，以及由步骤6得到的该发射机到其它簇中各接收机之间信道的统计信息的逼近值；步骤8：当每个接收机配备一根天线时，每个接收机最多可以支持一个数据流，预编码向量的设计可以描述为如下优化问题：$\max \left\{\frac{W_k^H{H}_{k,b\left(k\right)}^H{H}_{k,b\left(k\right)}{W}_k}{W_k^H(\underset{u\in u\left(b\left(k\right)\right),u\ne k}{\Sigma }{H}_{u,b\left(k\right)}^H{H}_{u,b\left(k\right)}+R_{b\left(k\right)}^{\mathrm{intra}-\mathrm{cluster}}+\mathrm{\alpha I})W_k}\right\}$subject to${\left|\right|W_k\left|\right|}_F^2=1$令$A_k=H_{k,b\left(k\right)}^H{H}_{k,b\left(k\right)}$和$B_k=\underset{u\in u\left(b\left(k\right)\right),u\ne k}{\Sigma }{H}_{u,b\left(k\right)}^H{H}_{u,b\left(k\right)}+R_{b\left(k\right)}^{\mathrm{intra}-\mathrm{cluster}}+\mathrm{\alpha I},$则该优化问题可以采用解决A_kW_k＝λB_kW_k这一广义特征值问题的算法加以解决，其最优解为最大广义特征值对应的特征向量；步骤9：当每个接收机配备多根天线时，每个接收机可以同时支持多个数据流，此时不仅需要为每个数据流确定其预编码向量，而且要实现发射功率在多个数据流上的优化分配。