一种异构蜂窝网络的干扰管理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种异构蜂窝网络的干扰管理方法及装置，所述装置包括：宏蜂窝用户和小型化基站用户估计信道状态信息，并将信道状态信息反馈给宏基站；宏基站计算用于自身的预编码矩阵，消除宏蜂窝用户的同小区用户间干扰；宏基站计算用于宏蜂窝用户的干扰抑制矩阵，消除宏蜂窝用户的流间干扰，并通知每个宏蜂窝用户；宏基站计算用于小型化基站用户的干扰抑制矩阵，消除来自宏基站的跨层小区间干扰方向上的干扰，并通知每个小型化基站用户；宏基站计算用于每个小型化基站的预编码矩阵，将小型化基站间的同层小区间干扰对齐到来自宏蜂窝跨层小区间干扰方向上，并保证小型化基站用户的有用信号经历质量较好的信道。宏基站通过回程链路将小型化基站的预编码矩阵通知各个小型化基站。

【技术实现步骤摘要】
一种异构蜂窝网络的干扰管理方法及装置
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种异构蜂窝网络的干扰管理方法及装置。
技术介绍
未来的蜂窝网络的主要为异构网络(HeterogeneousNetwork，HetNet)形式，即采用宏基站(MacroBaseStation，MBS)与微蜂窝基站(MicroBS)/微微蜂窝基站(PicoBS)/毫微微蜂窝基站(FemtoBS)共存且重叠覆盖的方式。通过在宏蜂窝上叠加小型化基站(smallcell)，异构蜂窝网络缩短了移动用户与基站之间的通信距离，从而获得了比传统蜂窝网络更高的频谱效率，为终端用户提供了更高的数据传输速率。然而，随着smallcell的加入，宏蜂窝与smallcell需要复用相同的频谱资源，这使得异构蜂窝网络的同频干扰(Co-ChannelInterference，CCI)问题更加突出，成为制约用户传输性能的关键因素。另外，异构蜂窝网络的CCI问题需要考虑的因素也较多，例如不同的smallcell接入模式(主要有两种接入模式：封闭用户组(closedsubscribergroup，CSG)和开放用户组(opensubscribergroup，OSG))对异构蜂窝网络的干扰分布有着直接的影响；不同的干扰类型(例如smallcell的同层干扰，宏蜂窝与smallcell的跨层干扰，同小区用户间干扰(Inter-userInterference，IUI)以及小区间干扰(Inter-cellInterference，ICI)等等)适合不同的处理方法；宏基站和smallcell基站发送功率大小不同，配置的天线数不同，上下行传输具有不对称性等等。因此，迫切需要研究有效的干扰管理与控制技术来有效的抑制异构蜂窝网络中的干扰。现有干扰管理方案主要考虑时域、频域以及功率等资源的协调使用来降低干扰。其主要的方法是通过将资源进行正交划分，然后将正交的资源协调分配给相互干扰的小区，从而达到干扰避免的目的。这种方法缺点是每个用户所能占用的信道资源较少，资源利用率较低。近几年备受关注的干扰对齐(InterferenceAlignment，IA)不但能够有效的抑制CCI，还可以降低系统的复杂度，可以获得比传统方式更高的系统容量。IA的主要思想是在发送端进行预处理，利用一定的自由度将其他小区的干扰限制在特定的子空间内，而不是将它们完全正交化，将剩余的无干扰的空间用于数据传输，从而更为有效的抑制干扰。目前，利用预编码来实现干扰对齐作为一种切实可行的方法已经得到了广泛的研究。目前针对异构蜂窝网络的干扰对齐技术研究较少，而且大多局限于比较简单的系统模型，例如只接入两个小型化基站的情况，对于较为复杂的场景无法直接扩展。另外，这些研究在对齐的过程中大多没考虑到有用信号的信道状态信息(ChannelStateInformation，CSI)，因此在容量方面还有一定的提升空间。可见现有的异构蜂窝网络中的干扰对齐技术还存在一些缺陷，需要提出新的方法来提高系统的性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种异构蜂窝网络的干扰管理方法及装置，旨在解决异构蜂窝网络中的干扰对齐技术性能不高的问题。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术手段：一种异构蜂窝网络的干扰管理方法，包括：宏蜂窝用户和小型化基站用户估计信道状态信息，并将信道状态信息反馈给宏基站；所述宏基站计算用于自身的预编码矩阵，消除宏蜂窝用户的同小区用户间干扰；所述宏基站计算用于所述宏蜂窝用户的干扰抑制矩阵，消除宏蜂窝用户的流间干扰，并通知每个所述宏蜂窝用户；所述宏基站计算用于所述小型化基站用户的干扰抑制矩阵，消除来自所述宏基站的跨层小区间干扰方向上的干扰，并通知每个所述小型化基站用户；所述宏基站计算用于每个所述小型化基站的预编码矩阵，将小型化基站间的同层小区间干扰对齐到来自宏蜂窝跨层小区间干扰方向上，并保证小型化基站用户的有用信号经历质量较好的信道。宏基站通过回程链路将小型化基站的预编码矩阵通知各个小型化基站。优选地，所述宏蜂窝用户和小型化基站用户估计信道状态信息，并将信道状态信息反馈给宏基站，包括：所述宏基站M向所有用户发送导频信号；所述小型化基站向所有小型化基站用户发送导频信号；所述宏蜂窝用户利用导频测量的信息估计有用信号的CSI，即Hk，M。小型化基站用户l利用导频测量的信息估计本地CSI，即所有用户将估计出的信道状态信息通过专用控制信道反馈到所述宏基站M。优选地，所述宏基站计算自身的预编码矩阵，消除宏蜂窝用户的同小区用户间干扰，具体包括：定义对进行奇异值分解；其中为对角矩阵，其元素为矩阵的非零奇异值.为的非零奇异值对应的特征向量，为的零奇异值对应的特征向量。因此的列为零空间的一组正交基，即对进行奇异值分解其中∑k，M为对角矩阵，其元素为矩阵的非零奇异值。(Vk，M)(0)为的零奇异值对应的特征向量。(Vk，M)(1)为的非零奇异值对应的特征向量，可以最大化宏蜂窝用户k的接收信干噪比。所以，宏蜂窝M对于用户k的预编码矩阵为：于是，宏蜂窝M的预编码矩阵为VM＝[VL+1，…，VL+K]。优选地，所述宏基站计算用于所述宏蜂窝用户的干扰抑制矩阵，消除宏蜂窝用户的流间干扰，并通知每个所述宏蜂窝用户，具体包括：在宏基站端计算用于宏蜂窝用户的干扰抑制矩阵消除流间干扰，最大化用户k的容量；宏基站将通知宏蜂窝用户k。优选地，所述宏基站计算用于小型化基站用户的干扰抑制矩阵，消除来自所述宏基站的跨层小区间干扰方向上的干扰，并通知每个所述小型化基站用户，具体包括：用户l的干扰抑制矩阵应该满足即对(Hl，MVM)H进行SVD分解：其中：∑l，M为对角矩阵，其元素为(Hl，MVM)H的非零奇异值；由(Hl，MVM)H的非零奇异值对应的特征向量组成；由(Hl，MVM)H的零奇异值对应的特征向量组成.因此，于是，用户l的干扰抑制矩阵为优选地，所述宏基站计算用于每个所述小型化基站的预编码矩阵，将小型化基站间的同层小区间干扰对齐到来自宏蜂窝跨层小区间干扰方向上，并保证小型化基站用户的有用信号经历质量较好的信道。宏基站通过回程链路将小型化基站的预编码矩阵通知各个小型化基站，具体包括：将每个小型化基站对用户l的同层ICI对齐到宏蜂窝对用户l的跨层ICI干扰方向上，需要满足：其中，A＜B表示矩阵A列空间包含于矩阵B的列空间。于是，小型化基站I的预编码矩阵Vl需要满足如下条件：H1，lVl＜H1，MVMHl-1，lVl＜Hl-1，MVMHl+1，lVl＜Hl+1，MVM；HL，lVl＜HL，MVM为了保证小型化基站用户的有用信号经历质量较好的信道，需要满足条件：优选的，采用遍历的方法进行求解，任选矩阵的d列向量组成矩阵Vi，如果满足条件：则小型化基站I的预编码矩阵Vl＝Vi。其中为矩阵A的Moore-Penrose伪逆。为矩阵中除了Vi外的任何d列向量组成的矩阵。宏基站通过回程链路将小型化基站I的预编码矩阵Vl通知小型化基站。一种异构蜂窝网络的干扰管理装置，包括：信道状态信息估计模块，用于宏蜂窝用户和小型化基站用户估计信道状态信息，并将信道状态信息反馈给宏基站；消除同小区用户间干扰模块，设置于所述宏基站中，用于计算自身的预编码矩阵，消除宏蜂窝用户的同小区用户间干扰；消除流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构蜂窝网络的干扰管理方法，其特征在于，包括：宏蜂窝用户和小型化基站用户估计信道状态信息，并将信道状态信息反馈给宏基站；所述宏基站计算用于自身的预编码矩阵，消除宏蜂窝用户的同小区用户间干扰；所述宏基站计算用于所述宏蜂窝用户的干扰抑制矩阵，消除宏蜂窝用户的流间干扰，并通知每个所述宏蜂窝用户；所述宏基站计算用于所述小型化基站用户的干扰抑制矩阵，消除来自所述宏基站的跨层小区间干扰方向上的干扰，并通知每个所述小型化基站用户；所述宏基站计算用于每个所述小型化基站的预编码矩阵，将小型化基站间的同层小区间干扰对齐到来自宏蜂窝跨层小区间干扰方向上，并保证小型化基站用户的有用信号经历质量较好的信道。宏基站通过回程链路将小型化基站的预编码矩阵通知各个小型化基站。

【技术特征摘要】
1.一种异构蜂窝网络的干扰管理方法，其特征在于，包括：宏蜂窝用户和小型化基站用户估计信道状态信息，并将信道状态信息反馈给宏基站；所述宏基站计算用于自身的预编码矩阵，消除宏蜂窝用户的同小区用户间干扰；所述宏基站计算用于所述宏蜂窝用户的干扰抑制矩阵，消除宏蜂窝用户的流间干扰，并通知每个所述宏蜂窝用户；所述宏基站计算用于所述小型化基站用户的干扰抑制矩阵，消除来自所述宏基站的跨层小区间干扰方向上的干扰，并通知每个所述小型化基站用户；所述宏基站计算用于每个所述小型化基站的预编码矩阵，将小型化基站间的同层小区间干扰对齐到来自宏蜂窝跨层小区间干扰方向上，并保证小型化基站用户的有用信号经历质量较好的信道；宏基站通过回程链路将小型化基站的预编码矩阵通知各个小型化基站；所述宏基站计算用于自身的预编码矩阵，消除宏蜂窝用户的同小区用户间干扰，具体包括：定义对进行奇异值分解；其中为对角矩阵，其元素为矩阵的非零奇异值，为的非零奇异值对应的特征向量，为的零奇异值对应的特征向量；因此的列为零空间的一组正交基，即对进行奇异值分解其中Σk,M为对角矩阵，其元素为矩阵的非零奇异值；(Vk,M)(0)为的零奇异值对应的特征向量；(Vk,M)(1)为的非零奇异值对应的特征向量，可以最大化宏蜂窝用户k的接收信干噪比；所以，宏蜂窝M对于用户k的预编码矩阵为：于是，宏蜂窝M的预编码矩阵为VM＝[VL+1,…,VL+K]；所述宏基站计算用于所述宏蜂窝用户的干扰抑制矩阵，消除宏蜂窝用户的流间干扰，并通知每个所述宏蜂窝用户，具体包括：在宏基站端计算用于宏蜂窝用户的干扰抑制矩阵消除流间干扰，最大化用户k的容量；宏基站将通知宏蜂窝用户k。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宏蜂窝用户和小型化基站用户估计信道状态信息，并将信道状态信息反馈给宏基站，包括：所述宏基站M向所有用户发送导频信号；所述小型化基站向所有小型化基站用户发送导频信号；所述宏蜂窝用户利用导频测量的信息估计有用信号的CSI，即Hk,M；小型化基站用户l利用导频测量的信息估计本地CSI，即所有用户将估计出的CSI通过专用控制信道反馈到所述宏基站M。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宏基站计算用于所述小型化基站用户的干扰抑制矩阵，消除来自所述宏基站的跨层小区间干扰方向上的干扰，并通知每个所述小型化基站用户，具体包括：用户l的干扰抑制矩阵应该满足即对(Hl,MVM)H进行SVD分解：其中：Σl,M为对角矩阵，其元素为(Hl,MVM)H的非零奇异值；由(Hl,MVM)H的非零奇异值对应的特征向量组成；由(Hl,MVM)H的零奇异值对应的特征向量组成.因此，于是，用户l的干扰抑制矩阵为宏基站将通知小型化基站用户l。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宏基站计算用于每个所述小型化基站的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天魁，牛勤，胡志蕊，
申请(专利权)人：无锡北邮感知技术产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32