一种基于本地信道相关性的双小区协作迫零预编码方法技术

本发明专利技术提供一种基于本地信道相关性的双小区协作迫零预编码方法，假设基站仅能获得本地的统计信道状态信息(SCSI)，提出了本地SCSI辅助的ZF预编码设计的优化问题，然后通过消去迫零的限制条件和增加对角化约束，将原本复杂的问题解耦成一系列凹的子问题，最后通过最大化加权各态历经和速率(WESR)的下界，将其进一步转化为一个新的优化问题并解决，大大降低了设计的复杂性。本发明专利技术所提的分布式双小区下行协作二维迫零预编码(2d‑SZF)方案可以获得最优的WESR，特别是在高信噪比下，2d‑SZF方案非干扰受限，获得的空间复用增益为

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信领域，涉及一种基于本地信道相关性的双小区协作迫零预编码方法。
技术介绍
在无线蜂窝系统中，小区边缘用户通常受到来自相邻小区的强干扰。然而，实际情况的约束往往使得移动台(MS)仅能实施单用户检测(SUD)方案，即移动台会将来自其它基站的干扰当作噪声。因此，在设计未来蜂窝系统的过程中，如何消除小区间干扰非常关键。近年来，拟通过多小区协作来提供更高的频谱效率以及更低的小区间干扰。然而，所需大量的回程交换会不可避免的增加回程延迟和系统成本。从实现的角度来看，主要的研究目标是寻求一些能以分布式方式接近集中协作增益的实用的信号处理和编码方法。在本地信道状态信息(CSI)模型中，基于信号空间分集的协作小区间下行链路传输[1]和分布式协作波束成形[2][3]被提出以显著改善处于多输入单输出干扰信道(MISO-IC)的小区边缘用户的性能。然而，这些线性预编码方案需要发射端的本地瞬时CSI(ICSI)。我们知道，在特定发射端获取CSI，可以通过有限反馈或者利用信道互异性实现，其次是通过本地CSI在回程链路的交换实现，这是目前3GPPLTE-A标准所倡导的。然而这些方式都会极大地提高运营成本[4]。在实际中，信道在统计尺度上的变化相当缓慢，因此仅需最小的系统开销即可获得空间相关性等统计信道状态信息(SCSI)。因此，在分布式协作预编码中利用SCSI是一个合理的选择。在传统空间相关模型下对单用户的信息传输设计已经被广泛研究[5]。近年来，Raghavan等人在文献[6]提出了基于SCSI的波束赋形策略以最大化各态历经和速率。此外，王等人在文献[7]中为二用户下行系统提出了一个利用统计本征模的空分多址传输方法。然而，他们都只专注于发射机只有两个天线，且只为两个单天线用户服务的简单多用户情况。我们知道，在一般双用户广播信道下，当两个不同数据流之间的干扰可以避免时，即可同时为两个用户服务。文献[8]提出的迫零(ZF)协作波束赋形通过关注本地CSI以减小反馈开销和避免小区间CSI交换，并且文献[8]导出了可达速率区域。然而，文献[8]所提出的ZF协作波束赋形依然需要协作基站间共享所有的传输数据信息。如何在有限的数据以及信令共享下，利用本地信道相关性为MISO下行协作传输设计ZF预编码，目前还没有得到很好的研究。参考文献：[1]J.Xu,G.Lv,C.Zhang,andY.Zhang,“Highdiversitydownlinktwo-cellcoordinationwithlowbackhaulload,”IETCommunications,vol.8,pp.3001–3011,2014.[2]P.C.Weeraddana,M.Codreanu,M.Latva-aho,andA.Ephremides,“Multicellmisodownlinkweightedsum-ratemaximization:Adistributedapproach,”IEEETrans.SignalProcess.,vol.61,no.3,pp.556–570,2013.[3]W.W.L.Ho,T.Q.S.Quek,S.Sun,andJ.RobertW.Heath,“Decentralizedprecodingformulticellmimodownlink,”IEEETrans.WirelessCommun.,vol.10,no.6,pp.1798–1809,2011.[4]G.Caire,N.Jindal,M.Kobayashi,andN.Ravindran,“Multiusermimoachievablerateswithdownlinktrainingandchannelstatefeedback,”IEEETrans.Inf.Theory,vol.56,no.6,pp.2845–2866,2010.[5]V.V.Veeravalli,Y.Liang,andA.M.Sayeed,“Correlatedmimowirelesschannels:capacity,optimalsignalingandasymptotics,”IEEETrans.Inf.Theory,vol.51,no.6,pp.2058–2072,2005.[6]V.Raghavan,S.V.Hanly,andV.V.Veeravalli,“Statisticalbeamformingonthegrassmannmanifoldforthetwo-userbroadcastchannel,”IEEETrans.Inf.Theory,vol.59,no.10,pp.6464–6489,2013.[7]J.Wang,S.Jin,X.Gao,K.-K.Wong,andE.Au,“Statisticaleigenmodebasedsdmafortwo-userdownlink,”IEEETrans.SignalProcess.,vol.60,no.10,pp.5371–5383,2012.[8]E.Bjornson,R.Zakhour,D.Gesbert,andB.Ottersten,“Cooperativemulticellprecoding:rateregioncharacterizationanddistributedstrategieswithinstantaneousandstatisticalcsi,”IEEETrans.SignalProcess.,vol.58,no.8,pp.4298–4310,2010.[9]E.VisotskyandU.Madhow,“Space-timetransmitprecodingwithimperfectfeedback,”IEEETrans.Inf.Theory,vol.47,no.6,pp.2632–2639,2001.[10]A.JeffreyandD.Zwillinger,TableofIntegrals,Series,andProducts,7thed.Amsterdam,TheNetherlands:Academic,2007.[11]J.BoutrosandE.Viterbo,“Signalspacediversity:Apower-and-bandwidth-efficientdiversitytechniquefortherayleighfadingchannel,”IEEETrans.Inf.Theory,vol.44,no.4,pp.1453–1467,1998.
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于本地信道相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于本地信道相关性的双小区协作迫零预编码方法，其特征在于：基于双小区协作调度传输框架，相邻的两个基站协作调度传输，基站BS1和基站BS2轮流交替的进行数据传输和保持沉默，移动台MS1和移动台MS2接收到经由两个协作基站传输的有用信号；在没有瞬时信道状态信息(ICSI)协助的情况下，基于本地统计信道状态信息(SCSI)的分布式双小区下行协作二维迫零预编码(2d‑SZF)方法，具体步骤如下：在基站BSi处，将基站BSi和移动台MSj之间的信道相关矩阵Rij分解为：其中由此获得酉矩阵Ui1，Ui2和对角阵Di1，Di2，根据已知的移动台MS1数据流的权重参数ω确定分配给MS1的功率比例因子γ，设置γ＝ω；然后，通过确定Bi1和Bi2，其中，Dbi1(1:ni1,:)和Dbi2(1:ni2,:)为1×Nt的行向量[1,0,…,0],其中Nt为基站发射天线数目；再根据[Ψi1Ψi2]＝I2构造2×1的矩阵Ψi1和Ψi2，其中I2表示二阶单位阵，由此得到预编码矩阵为Wij＝ΨijBij。

【技术特征摘要】
1.一种基于本地信道相关性的双小区协作迫零预编码方法，其特征在于：基于双小区
协作调度传输框架，相邻的两个基站协作调度传输，基站BS1和基站BS2轮流交替的进行数据
传输和保持沉默，移动台MS1和移动台MS2接收到经由两个协作基站传输的有用信号；
在没有瞬时信道状态信息(ICSI)协助的情况下，基于本地统计信道状态信息(SCSI)的
分布式双小区下行协作二维迫零预编码(2d-SZF)方法，具体步骤如下：
在基站BSi处，将基站BSi和移动台MSj之间的信道相关矩阵Rij分解为：其中由此获得酉矩阵Ui1，Ui2和对角阵Di1，Di2，根据已知的移动台
MS1数据流...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐静，许思文，张亚，任品毅，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61