一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法技术

本发明专利技术请求保护一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法。包括步骤：基站广播包括S个M×1维的信号子空间给小区内的所有用户，M为发射端的天线数，用户端根据使用尽可能与干扰向量正交的原则设计接收译码矩阵并反馈干扰泄漏值。基站端根据用户端的反馈选择S个具有最小干扰泄漏的用户，基站端根据设计的内外层预编码进行下行数据的传输。针对蜂窝网络下行干扰信道，综合考虑了小区内用户受到的小区间干扰和小区内干扰，提出一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法，该算法通过基站广播预设的干扰子空间，并根据用户的反馈值选择受到其他小区干扰最小的若干个用户进行通信，该级联预编码算法可以消除小区内用户间干扰同时有效抑制小区间的干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多小区多用户MIMO信道的干扰消除
，具体设计一种基于双层预编码的干扰对齐数据传输方法，特别涉及利用了信道随机性的机会式干扰对齐方法。
技术介绍
从上世纪末开始，输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)的多天线技术已经逐渐从理论研究转化为实际应用，并在各种无线通信系统中得到广泛的应用，有效地提高了无线传输的有效性和可靠性。研究表明，在高信噪比信道中，信道容量随着发射天线和接收天线的数量最小值呈线性增长，与单天线通信系统相比，在相同的带宽下MIMO系统利用空间资源不仅可以获得更大的复用增益和自由度，提高无线通信系统的传输速率，也可以获得分集增益，提高无线系统的可靠性，因此多天线技术已经成为未来无线通信的关键技术。但同时，随着通信技术的发展和用户数的快速增长，通信环境越来越复杂，未来蜂窝通信系统中面临着更加复杂的小区内部和小区之间的相互干扰。传统的干扰消除方法大部分是将利用信号的正交化或者将干扰当作噪声忽略处理，而MIMO系统可以利用多天线获得的空间维度，为干扰消除提供了新的思路。其中，预编码技术是MIMO系统中比较常用的利用信道状态信息(Channel State Information,CSI)对发送符号进行预处理以达到消除干扰和提高系统容量目的的信号处理技术。干扰对齐是一种利用预编码技术进行干扰消除的技术，常见的多小区MIMO系统中的干扰对齐方法大多存在着复杂度较高且需要迭代计算的问题。申请号为CN201410721400.1的专利公开了一种基于分组的多用户蜂窝小区干扰对齐系统及其方法，该方法包括了信道状态信息(CSI)获取模块、预编码设计模块、共享模块、功率控制模块和干扰的消除模块，同时提供了基于分组的多址接入信道中的干扰对齐算法，即将系统中的G*K个用户分成K组后，针对 每个接收端接收到的干扰信号，利用矩阵的性质将系统中的干扰对齐。但是，基于分组的干扰对齐方法最终还是要回归于分布式算法，存在着计算复杂度较高的问题，该方法仍然是一种将干扰对齐应用到蜂窝上行信道中的很好解决方案。申请号为CN201510027052.2的专利公开了一种时分双工蜂窝网络上行机会式干扰对齐及消除方法。在该方法中，各小区基站首先确定自己的信号空间并广播给所有用户，每个用户计算自身的预编码矩阵及其调度准则，并将其反馈给自己的服务基站，在基站选中若干个服务用户后，用户开始发送上行数据。该方法利用了机会式调度准则选择服务用户，不需要迭代获得发送预编码矩阵及其基站的接收滤波矩阵，实现了较低了实施复杂度，而且该方法可以充分利用蜂窝网络中的多用户分集增益，以及基站的回程链路资源，实现网络吞吐量的提升。申请号为CN201510637611.1的专利提供了一种基于干扰对齐的蜂窝网络下行链路自适应预编码方法，基于用户业务需求的带宽反馈设计，信道状态信息的统一设计，基站协作模式的离线搜索与保存,基于业务请求的模式匹配，级联式预编码设计以及发射功率控制方案等。在该方法中，信道状态信息(CSI)反馈设计采用了一种新的复合信道，与传统的方法相比，节约了一半带宽。该方法可在双蜂窝小区全频率复用场景下，可以实现更少的发射功率满足不同业务类型下用户需要的多种速率。本专利技术提出了一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法，用非迭代方式设计了发送预编码和译码矩阵，相比较于经典随机波束赋形的用户调度方法，本专利技术提出的机会用户选择方式可以实现更大的系统和容量。
技术实现思路
本专利技术为解决以上技术问题，本专利技术利用随机波束赋形中的机会调度用户思想，提出一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法，用于解决传统的多小区MIMO系统的干扰对齐需要迭代且复杂度较高的问题。本专利技术的技术方案如下：一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法，假设蜂窝通信系统中小区数目为K，每个小区基站端的天线数为M，收端天线数为L，本方法根据设定的算法机会式选中S个用户进行下行的数据传输，其具体包括如下步骤：步骤1、基站广播包括S个M×1维的信号子空间给小区内的所有用户，信号子空间即外层预编码矩阵，M表示基站端的天线数。步骤2、用户端在收到基站端的信号子空间后计算本小区信号子空间对应的零空间以及收到的其他小区的干扰，并以小区间干扰最对齐为准则向基站反馈有用信号空间向量和调度系数，基站根据调度系数选择S个用户进行下行通信，并根据迫零法设计内层预编码矩阵；步骤3、基站端根据用户端的反馈选择S个具有最小干扰泄漏的用户；步骤4、步骤3选择出的用户采用步骤1设计的外层预编码矩阵、步骤2设计的内层预编码矩阵进行下行数据的传输。进一步的，基站广播S个M×1维的信号子空间即外层预编码矩阵，具体为：第k个小区的信号子空间为Pk＝[p1,k,...,pS,k]，其中ps,k∈CM×1是一组正交基，k∈K,s＝1,...,S，第k个基站在M维空间下独立生成ps,k，CM×1表示的是一个向量的张成维度，说明它是一个M×1维的矩阵，则小区k到第i个小区内的j用户的等效信道矩阵为Hk[i,j]Pk；S为选中的用户数，M为基站端的天线数，基站将各自的信号子空间广播给用户，用户端已知了等效信道矩阵Hk[i,j]Pk。进一步的，用户端以小区间干扰最对齐为准则向基站反馈有用信号空间向量和调度系数，具体为：反馈调度系数为：定义i小区内第j个用户的接收端译码向量为：u[i,j]∈CL×1,i.e.,||u[i,j]||2＝1，L表示的是用户收端的天线数目(1)该向量为： u [ i , j ] = arg min u || G [ i , j ] u || 2 , - - - ( 2 ) ]]>其中：G[i,j]＝[(H1[i,j]P1),...,(HK[i,j]PK)]H∈C(K-1)S×L，K表示小区数，S表示选中的用户数，G[i,j]表示干扰矩阵(3)同时，定义i小区中j用户的调度系数η[i,j]可定义为接收的其他小区的干扰之和： η [ i , j ] = Σ k = 1 , k ≠ i 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法，其特征在于：假设系统中小区数目为K，每个小区基站端的天线数为M，收端天线数为L，根据设定的算法机会式选中S个用户进行下行的数据传输，其具体包括如下步骤：步骤1、基站广播S个M×1维的信号子空间给小区内的所有用户，信号子空间即外层预编码矩阵，M表示基站端的天线数；步骤2、用户端在收到基站端的信号子空间后计算本小区信号子空间对应的零空间以及收到的其他小区的干扰，并以小区间干扰最对齐为准则向基站反馈有用信号空间向量和调度系数，基站根据调度系数选择S个用户进行下行通信，并根据迫零法设计内层预编码矩阵；步骤3、基站端根据用户端的反馈选择S个具有最小干扰泄漏的用户；步骤4、根据步骤3选择出的用户机会式干扰对齐确实需要选择用户进行数据传输，采用步骤1设计的外层预编码矩阵、步骤2设计的内层预编码矩阵进行下行数据的传输。

【技术特征摘要】
1.一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法，其特征在于：假设系统中小区数目为K，每个小区基站端的天线数为M，收端天线数为L，根据设定的算法机会式选中S个用户进行下行的数据传输，其具体包括如下步骤：步骤1、基站广播S个M×1维的信号子空间给小区内的所有用户，信号子空间即外层预编码矩阵，M表示基站端的天线数；步骤2、用户端在收到基站端的信号子空间后计算本小区信号子空间对应的零空间以及收到的其他小区的干扰，并以小区间干扰最对齐为准则向基站反馈有用信号空间向量和调度系数，基站根据调度系数选择S个用户进行下行通信，并根据迫零法设计内层预编码矩阵；步骤3、基站端根据用户端的反馈选择S个具有最小干扰泄漏的用户；步骤4、根据步骤3选择出的用户机会式干扰对齐确实需要选择用户进行数据传输，采用步骤1设计的外层预编码矩阵、步骤2设计的内层预编码矩阵进行下行数据的传输。2.根据权利要求1所述的基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法，其特征在于，基站广播S个M×1维的信号子空间即外层预编码矩阵，具体为：第k个小区的信号子空间为Pk＝[p1,k,...,pS,k]，其中ps,k∈CM×1是一组正交基，k∈K,s＝1,...,S，第k个基站在M维空间下独立生成ps,k，CM×1表示的是一个向量的张成维度，说明它是一个M×1维的矩阵，则小区k到第i个小区内的j用户的等效信道矩阵为Hk[i,j]Pk，S为选中的用户数，M为基站端的天线数，基站将各自的信号子空间广播给用户，用户端根据广播的子空间获得等效的信道矩阵Hk[i,j]Pk。3.根据权利要求1或2所述的基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法，其特征在于，用户端以小区间干扰最对齐为准则向基站反馈有用信号 空间向量和调度系数，具体为：反馈调度系数为：定义i小区内第j个用户的接收端译码向量为：u[i,j]∈CL×1,i.e...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆玉，叶宗刚，赵迎芝，刘远航，黄祥，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50