一种无线干扰消除方法技术

本发明专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及在协作多点传输联合处理的通信系统中用可变速率的组译码方法来消除终端数据的相互干扰的方法。本发明专利技术在发送端基站根据反馈的速率来选择信道编码方式和调制方式，根据反馈的信道质量信息来选择发送的数据流数目，在接收端使用分组译检测和码方法对接收数据进行检测和译码，同时反馈信息速率和信道质量信息。

【技术实现步骤摘要】
一种无线干扰消除方法
本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及在协作多点传输联合处理的通信系统中用可变速率的组译码方法来消除终端数据的相互干扰的方法。
技术介绍
在消除多用户间干扰技术中，传统最小均方误差检测是将干扰视为背景噪声来处理的，没有充分利用干扰数据的结构和特性。如果接收端使用迫零(Zero-Forcing，ZF)检测，最小均方误差(MinimumMeanSquareError，MMSE)检测或者连续干扰消除技术，当干扰强度比较小的时候，可以有效消除天线间的干扰，当干扰比较强的时候，这些方法的检测性能并不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种小区间干扰消除的方法，主要用在协作多点联合处理系统中。在发送端基站根据反馈的速率来选择信道编码方式和调制方式，根据反馈的信道质量信息来选择发送的数据流数目，在接收端使用分组译检测和码方法对接收数据进行检测和译码，同时反馈信息速率和信道质量信息。本专利技术的目的通过如下步骤实现：S1、建立整个系统的信道数字模型为其中，k为发射机的数目，i表示目标用户和基站的标号，yi表示第k个接收机接收到的信号向量，表示第i个接收机的接收天线数目，表示第j个发射机的发射天线数目，表示第j个发射机到第i个接收机的信道矩阵，所述矩阵中元素服从瑞利分布，表示发射机的功率控制对角矩阵，表示发射机的预编码向量，随机矩阵的向量ni表示加性噪声，Hi服从均值为零，协方差矩阵为的循环对称复高斯分布，为目标数据信号，是干扰的累加；S2、对接收到的目标数据和干扰数据进行分组，分组的大小用u表示，具体分组方法如下：S21、假定目标接收机的标识为i，并令目标接收机接收到的数据标识集合为：E＝{1,2,…,K}；S22、对任意的一个集合定义：其中，表示矩阵Hi的第j列，[·]表示将向量集合组合成矩阵；S23、给定两个不相交的集合对集合α中的数据进行处理，并且将集合中的数据视为高斯背景噪声时，由关于随机接入容量的定义，有：其中，R是所有发射机的数据传输速率所构成的速率向量，即R＝[R1,R2,…,RK]，det(·)表示求行列式，log2(·)表示求对数，(·)H表示求矩阵的共轭转置，给定一个有效的分组它所对应的传输速率在相应的容量区域内，即其中表示在E上求的补集；S24、初始化：α＝E,l＝1,pi＝0,S25、计算对所有令S26、如果则发生通信中断，并终止算法执行；S27、更新pi＝pi+1,l＝l+1；S28、如果满足则令如果则转至S25；S29、输出和分组S3、确定最优分组，包括：S31、第i个接收机处，令那么在给定一个有效分组时,定义一个可提升空间的度量：S32、根据S321所述的度量，在给定的一个有效分组时，可以定义其中，min(·)表示取最小值；S4、根据S3所述最优分组进行连续干扰消除检测得到新的分组Qi；S5、根据S4所述Qi进行连续干扰消除，具体如下：S51、初始化：m＝1,R＝[R1,R2,…,RK]和Hi；S52、检查是否满足S53、当满足S52的条件，则对计算当不满足S52的条件，那么宣布目标用户和接收机的通信中断；S54、根据最大似然准则可以检测出中的数据；S55、更新S56、当m＝pi+1，则终止，否则转至S53执行；S6、得到信息的传输速率R∈{R1,R2,…,RK}，并且在容量的限制内最大限度地提升发送端的数据阐述速率；S7、将S6所述信息的传输速率R反馈到发送端，根据预定的调制方式与信息速率映射表和信道编码器码率与信息速率映射表进行调整，所述调制方式与信息速率映射表和信道编码器码率与信息速率映射表具体如下：调制方式与信息速率映射表分组大小R≤0.50.5＜R≤11＜R≤2R＞2u＝1BPSKQPSK16QAM64QAMu＝2BPSKQPSK16QAM16QAMu＝3BPSKQPSKQPSKQPSK信道编码器码率与信息速率映射表分组大小R≤0.50.5＜R≤11＜R≤2R＞2u＝1RR/2R/4R/6u＝2RR/2R/4R/4u＝3RR/2R/2R/2进一步地，S2所述u≤3。进一步地，S2所述分组应满足以下条件：每一个组内的用户数目是受限的，且这些用户是可以被译码的；任意两个组内不包含相同的用户，即分组不相交；所有分组的并集等于所有的用户的集合。进一步地，S4所述具体步骤如下：S41、初始化R＝RMMSE，其中，RMMSE表示将其他所有干扰数据视为高斯噪声时得到的初始速率；S42、对所有i＝1,2,…,K，运行初始分组方法，得到S43、对所有j∈E，更新其中Rj表示R的第j个元素；S44、输出R和分组进一步地，S4所述步骤具体步骤如下：S41、初始化R(0)＝RMMSE,n＝0,ε,N，ε是一个可以任意小的正数，N为正数；S42、对所有i＝1,2,…,K，运行初始分组方法，得到S43、对所有j∈E，更新S44、如果||R(n+1)-R(n)||<ε或n>N，则终止，否则转至S42执行；S45、输出R(n+1)和分组进一步地，S54所述检测出的数据可以根据检测器利用译码器反馈回的软信息来进行构建。进一步地，S41所述ε＝10-10，N＝100。本专利技术的有益效果是：本专利技术所提的检测方法可以实现干扰的消除，特别是在强干扰的环境中，干扰消除效果也很明显。并且在复杂度和性能之间实现了很好的折中，在性能行本专利技术所提方法的性能接近所有用户的联合最大似然检测，比一般的最小均方误差检测要好很多。在复杂度上，虽然要比一般的最小均方误差检测要高一些，但是由于在使用分组检测和译码时，分组的大小可以不用很大，所以复杂度要比最大似然检测要低。附图说明图1为本专利技术的典型应用场景示意图。图2为本专利技术中发端信号处理的框图。图3为本专利技术中接收机信号处理的框图。图4为分组检测和译码的实例示意图。图5为本专利技术中分组检测和译码方法可以达到的传输速率。图6是本专利技术所提的干扰消除方法所得到的误码率性能。图7是本专利技术中迭代检测可以达到的误码率性能。图8是本专利技术中对调制和编码方案进行调整后可达到的性能。图5中SNR表示信噪比，单位是分贝，Sum-Rate表示总得传输速率。图6中BER表示误比特率，MMSE表示分组之间使用最小均方误差检测，ZF表示分组之间使用迫零检测。具体实施方式S1、建立整个系统的信道数字模型为其中，k为发射机的数目，i表示目标用户和基站的标号，yi表示第k个接收机接收到的信号向量，表示第i个接收机的接收天线数目，表示第j个发射机的发射天线数目，表示第j个发射机到第i个接收机的信道矩阵，所述矩阵中元素服从瑞利分布，表示发射机的功率控制对角矩阵，表示发射机的预编码向量，随机矩阵的向量ni表示加性噪声，Hi服从均值为零，协方差矩阵为的循环对称复高斯分布，为目标数据信号，是干扰的累加；S2、对接收到的目标数据和干扰数据进行分组，分组的大小用u表示，其中，u≤3，所述分组应满足以下条件：每一个组内的用户数目是受限的，且这些用户是可以被译码的；任意两个组内不包含相同的用户，即分组不相交；所有分组的并集等于所有的用户的集合，具体分组方法如下：S21、假定目标接收机的标识为i，并令目标接收机接收到的数据标识集合为：E＝{1,2,…,K}；S22、对任意的一个集合定义：其中，表示矩阵Hi的第j列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线干扰消除方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立整个系统的信道数字模型为yi=HiiQiPixi+Σj=1,j≠iKHjiQjPjxj+ni=HiX+ni,]]>其中，k为发射机的数目，i表示目标用户和基站的标号，yi表示第k个接收机接收到的信号向量，表示第i个接收机的接收天线数目，表示第j个发射机的发射天线数目，表示第j个发射机到第i个接收机的信道矩阵，所述矩阵中元素服从瑞利分布，表示发射机的功率控制对角矩阵，表示发射机的预编码向量，随机矩阵Hi=[H1iQ1P1...HiiQiPi...HKiQKPK]Nri×K,]]>的向量ni表示加性噪声，Hi服从均值为零，协方差矩阵为的循环对称复高斯分布，为目标数据信号，Σj=1,j≠iKHjiQjPjxj+ni]]>是干扰的累加；S2、对接收到的目标数据和干扰数据进行分组，分组的大小用u表示，具体分组方法如下：S21、假定目标接收机的标识为i，并令目标接收机接收到的数据标识集合为：E＝{1,2,…,K}；S22、对任意的一个集合定义：其中，表示矩阵Hi的第j列，[·]表示将向量集合组合成矩阵；S23、给定两个不相交的集合对集合α中的数据进行处理，并且将集合中的数据视为高斯背景噪声时，由关于随机接入容量的定义，有：Ci(Hi,α,β)={R|Σj∈γRγ≤I(Xα\γ,Hi),∀γ⊆α}={R|Σj∈γRγ≤log2det(INr+Hγi(Hγi)HINr+Hβi(Hβi)H),∀γ⊆α},]]>其中，R是所有发射机的数据传输速率所构成的速率向量，即R＝[R1,R2,…,RK]，det(·)表示求行列式，log2(·)表示求对数，(·)H表示求矩阵的共轭转置，给定一个有效的分组它所对应的传输速率在相应的容量区域内，即RQkii∈C(Hi,Qki,E\∪j=1kQjk),∀1≤k≤pi,]]>其中，表示在E上求的补集；S24、初始化：α＝E,l＝1,pi＝0,S25、计算对所有令ΔRji=Δ(Qli,α-Qli|Hi,RQlii)|Qli|;]]>S26、如果则发生通信中断，并终止算法执行；S27、更新pi＝pi+1,l＝l+1；S28、如果满足则令如果则转至S25；S29、输出和分组Q‾i={Q1i,Q2i,...,Qpii,Qpi+1i};]]>S3、确定最优分组，包括：S31、第i个接收机处，令那么在给定一个有效分组时,定义一个可提升空间的度量：Δ(α,β|Hi,Rαi)=Δlog2det(INr+Hαi(Hαi)HINr+Hβi(Hβi)H)-Σj∈αRji;]]>S32、根据S321所述的度量，在给定的一个有效分组时，可以定义ϵ(Q‾i|Hi,REi)=Δmin1≤k≤pi{ϵ(Qki,E\∪j=1kQji|Hi,RQkii)},]]>其中，min(·)表示取最小值；S4、根据S3所述最优分组进行连续干扰消除检测得到新的分组Qi；S5、根据S4所述Qi进行连续干扰消除，具体如下：S51、初始化：m＝1,R＝[R1,R2,…,RK]和Hi；S52、检查是否满足RQki∈C(Hi,Qki,E\∪j=1kQji),∀1≤k≤pi;]]>S53、当满足S52的条件，则对∀1≤k≤pi,]]>计算ΣQmii=N0In+Σn=m+1pi+1Σj∈QmiHji(Hji)H]]>当不满足S52的条件，那么宣布目标用户和接收机的通信中断；S54、根据最大似然准则可以检测出中的数据；S55、更新yi=yi-HQmiiX^Qmi,m=m+1;]]>S56、当m＝pi+1，则终止，否则转至S53执行；S6、得到信息的传输速率R∈{R1,R2,…,RK}，并且在容量的限制内最大限度地提升发送端的数据阐述速率；S7、将S6所述信息的传输速率R反馈到发送端，根据预定...

【技术特征摘要】
1.一种无线干扰消除方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立整个系统的信道数字模型为其中，K为发射机的数目，i表示目标用户和基站的标号，yi表示第i个接收机接收到的信号向量，表示第i个接收机的接收天线数目，表示第j个发射机的发射天线数目，表示第j个发射机到第i个接收机的信道矩阵，所述矩阵中元素服从瑞利分布，表示发射机的功率控制对角矩阵，表示发射机的预编码向量，随机矩阵的向量ni表示加性噪声，Hi服从均值为零，协方差矩阵为的循环对称复高斯分布，为目标数据信号，是干扰的累加，j＝1,2,3,...,K；S2、对接收到的目标数据和干扰数据进行分组，分组的大小用u表示，具体分组方法如下：S21、假定目标接收机的标识为i，并令目标接收机接收到的数据标识集合为：E＝{1,2,…,K}；S22、对任意的一个集合定义：其中，表示矩阵Hi的第j列，[·]表示将向量集合组合成矩阵；S23、给定两个不相交的集合对集合α中的数据进行处理，并且将集合中的数据视为高斯背景噪声时，由关于随机接入容量的定义，有：其中，R是所有发射机的数据传输速率所构成的速率向量，即R＝[R1,R2,…,RK]，det(·)表示求行列式，log2(·)表示求对数，(·)H表示求矩阵的共轭转置，给定一个有效的分组它所对应的传输速率在相应的容量区域内，即其中，表示在E上求的补集；S24、初始化：α＝E,l＝1,pi＝0,S25、计算对所有令S26、如果则发生通信中断，并终止算法执行；S27、更新pi＝pi+1,l＝l+1；S28、如果满足则令如果则转至S25；S29、输出和分组S3、确定最优分组，包括：S31、第i个接收机处，令那么在给定一个有效分组时,定义一个可提升空间的度量：S32、根据S321所述的度量，在给定的一个有效分组时，可以定义其中，min(·)表示取最小值；S4、根据S3所述最优分组进行连续干扰消除检测得到新的分组Qi；S5、根据S4所述Qi进行连续干扰消除，具体如下：S51、初始化：m＝1,R＝[R1,R2,…,RK]和Hi；S52、检查是否满足S53、当满足S52的条件，则对计算当不满足S52的条件，那么宣布目标用户和接收机的通信中断；S54...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊有志，罗辑，张忠培，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51