消除非对称已知干扰的预编码设备制造技术

本公开涉及一种消除非对称已知干扰的预编码设备(300)，所述预编码设备(300)包括：第一发射机节点(Txl)，被配置为生成第一输入信号(x1)，所述第一输入信号(x1)携带要被传输到第一接收节点(Rxl)的第一消息(Cwl)1第二发射机节点(Tx2)，被配置为生成第二输入信号(x2)，所述第二输入信号(x2)携带要被传输到第一接收节点(Rxl)的第二消息(Cw2)，以及要被传输到另一个接收节点(Rx2)的干扰信号(x)，其中所述干扰信号(x)是非对称己知干扰信号，所述干扰信号对所述第二发射机节点(Tx2)己知且对所述第一发射机节点(Txl)未知，其中所述第二发射机节点(Tx2)包括：干扰消除器(305)，被配置为消除部分所述干扰信号(x)，生成部分消除干扰信号(xc)，以及预编码器(303)，被配置为使用基于格的预编码方案考虑所述干扰信号(x)的未消除部分(Xnc)对所述第二消息(w2)进行预编码，以生成预编码信号(X2w)，其中所述第二发射机节点(Tx2)被配置为基于所述部分消除干扰信号(Xc)和所述预编码信号(X2w)生成所述第二输入信号(X2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】消除非对称已知干扰的预编码设备
本公开涉及一种预编码设备和一种消除非对称已知干扰的方法。特别地，本公开涉及基于格的预编码技术，其用于消除非对称已知干扰。
技术介绍
干扰是通信网络最主要的限制因素之一。在某些情况下，通过一些预编码技术可以减轻干扰的影响。对于加性高斯干扰，出版物“MaxH.M.Costa，在脏纸上书写(Writingondirtypaper)，IEEE信息理论汇刊，卷29，1983，第439-441页”示出了根据“S.I.Gel’fand和M.S.Pinsker，“编码具有随机参数的信道(Codingforchannelwithrandomparameters)”，控制与信息论的问题，第9卷，第1期，第19-31页，1980年”的Gel’fand-Pinsker预编码的实例，其被广泛的称为脏纸编码(dirtypapercoding，DPC)，实现了点对点信道的信道容量，其中，点对点信道具有仅被发射机(即非接收机)事先已知，或非因果性已知的干扰。有趣的是，在这种情况下，DPC完全消除了干扰的影响，实现了如同没有干扰一样的速率。后面会示出对其他信道配置移除干扰影响的可能性，包括高斯广播信道，高斯多址信道，物理退化的中继信道和物理退化的中继广播信道。对于所有这些模型，完全干扰消除的关键特征是在所有编码器处干扰的对称可用性。如果干扰只对一些编码器可用而对其他的编码器不可用，即不对称情况，则完全抑制是不可能的，并且通常会导致速率损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改善通信网络中的干扰减轻的概念，其中干扰是不对称已知的。该目的通过独立权利要求的特征来实现。通过从属权利要求，说明书和附图，进一步的实施形式变得显而易见。如上所述，本公开涉及不对称的场景，在图1中示例性说明了上述场景。图1中描述了两个发射机(Tx1和Tx2)和两个接收机(Rx1和Rx2)，其中两个发射机都和第一接收机(Rx1)通信，仅第二发射机(Tx2)还向第二接收机(Rx2)发送信息。因此，从Tx2到Rx2的传输对Rx1产生干扰。非对称地，此干扰仅对Tx2是事先已知的，而对Tx1不是事先已知的。提出了一种新的基于格的预编码技术，其部分消除干扰，然后采用合适的预编码。如图5所示，此方法优于仅预编码的解决方案，如DPC和根据“M.Tomlinson，采用模数运算的新型自动均衡器(Newautomaticequalizeremployingmoduloarithmetic)，IEEE电子快报，第07卷，1971年，第138-139页”和“H.Harashima和H.Miyakawa，具有符号间干扰的信道的匹配传输技术(Matchedtransmissiontechniqueforchannelswithintersymbolinterference)，IEEE通信学报，第20卷，1972年，第774-780页”的Tomlinson-Harashima预编码(Tomlinson-Harashimaprecoding，THP)。性能提高是一个显着的结果，因为，众所周知，在对称场景下(其中Tx1也知道由Tx2发射到Rx2的消息)，对于DPC，干扰消除是次优的。本专利技术的基本思想是应用一种新的基于网格的预编码策略，与THP相比，它更好地抑制了非对称场景下在Rx1处的干扰的影响。为了详细描述本专利技术，将使用以下术语，缩写和符号：THP：Tomlinson-Harashima预编码DPC：脏纸编码Tx：发射机Rx：接收机根据本公开的系统，设备和方法可以应用于多输入多输出(Multi-InputMulti-Output，MIMO)系统中，例如图1所示并在下文中进行描述的MIMO系统。在图1所示的通信场景中，两个发射机节点(Tx1和Tx2)与公共接收机(Rx1)进行通信。W1和W2是要分别被Tx1和Tx2发射到Rx1的消息；X1和X2是相应的输入信号。第二发射机(Tx2)还具有发送到第二接收机(Rx2)的另一消息，第二发射机(Tx2)通过传输某信号X与第二接收机(Rx2)通信。假定用户之间的信道为平坦衰落加性高斯白噪声(AdditiveWhiteGaussianNoise，AWGN)，尽管更一般的情况是可能的，并且将在本专利申请中被详细描述。系数h11，h21和h22分别是链路Tx1-Rx1，Tx2-Rx1和Tx2-Rx2的信道增益。信道系数是已知的，或者可以由网络模型中的所有节点对其进行高精度估计。传输方案如下：节点Tx1发射要被传输到Rx1的信号X1(其携带消息W1)；节点Tx2发射要被传输到Rx1的信号X2(其携带消息W2)；以及要被传输到Rx2的信号X。输入X1，X2和X分别受到平均功率约束P1，P2和Q的限制。在这里，如前文中所述，到Rx2的传输会对Rx1产生干扰。信道的输入输出关系由下式给出：Y1＝h11X1+h21X2+h21X+Z1其中Z1是某加性白噪声，假定其为具有给定方差N的零均值高斯分布，且其独立于所有其他信号。注意，图1涉及单天线终端并且没有频率选择性的简单模型。这是为了便于描述，但根据本公开的系统，设备和方法也可以应用于更复杂的场景，包括多个(大规模)MIMO系统，频率选择性信道(可能使用正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)和其他多载波系统)以及多路通讯方案。根据本公开的系统，设备和方法可以使用如下所述的应用THP和DPC预编码技术的预编码器。在发射机Tx1和Tx2都已知干扰信号的情况下，它们可以采用根据“Y.-H.Kim，A.Sutivong，和S.Sigurjonsson在2004年6月在美国伊利诺斯州芝加哥召开的IEEE国际信息论研讨会会议记录中的‘多用户脏纸书写(Multipleuserwritingondirtypaper)”’的联合DPC，以完全消除干扰信号的影响。针对本公开中描述的场景，不对称地，干扰仅对Tx2已知；因此只有Tx2可以应用DPC或者THP。使用THP，Tx2以考虑到干扰的方式生成X2(参见图1)：X2＝β2[cW2-α2X-d]modΛ其中cw2符号或者码字，其通过一对一映射与从Tx2发送到Rx2的消息W2相关联，d是高频颤动，mod运算表示模归约运算，Λ是维度n的给定格(例如，立方格Zn，六边形格A2，棋盘格D4)，β2是被选择用来调整Tx2处的功率的某缩放因子，α2是某缩放因子，其选择可以是单一的(针对ZF-THP)或者维纳参数(针对MMSE-THP)。发射机Tx1发送它的输入：X1＝β1[cw1-d]modΛ其中cw1是符号，其通过一对一映射与从Tx1发送到Rx1的消，息W1相关联，β1是被选择用来调整Tx1处的功率的某缩放因子。接收机Rx1使用标准的模-格归约运算来连续解码来自两个发射机的消息。根据本公开的系统，设备和方法可以使用如下所述的应用基于格的预编码策略的预编码器。Erez等人研究了用于消除单一用户信道中的已知干扰的格策略，参见“UriErez，ShlomoShamai(Shitz)和RamZami，‘用于消除已知干扰的容量和格策略(CapacityandLatticeStrategiesforCancel本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除非对称已知干扰的预编码设备(300)，所述预编码设备(300)包括：第一发射机节点(Tx1)，被配置为生成第一输入信号(X1)，所述第一输入信号(X1)携带要被传输到第一接收节点(Rx1)的第一消息(cw1)；第二发射机节点(Tx2)，被配置为生成第二输入信号(X2)，所述第二输入信号(X2)携带要被传输到所述第一接收节点(Rx1)的第二消息(cw2)和要被传输到另一个接收节点(Rx2)的干扰信号(X)，其中所述干扰信号(X)是非对称已知干扰信号，所述干扰信号对所述第二发射机节点(Tx2)已知且对所述第一发射机节点(Tx1)未知，其中所述第二发射机节点(Tx2)包括：干扰消除器(305)，被配置为消除部分所述干扰信号(X)，以生成部分消除干扰信号(XC)，和预编码器(303)，被配置为使用基于格的预编码方案考虑所述干扰信号(X)的未消除部分(XnC)对所述第二消息(W2)进行预编码，以生成预编码信号(X2w)，其中所述第二发射机节点(Tx2)被配置为基于所述部分消除干扰信号(XC)和所述预编码信号(X2w)生成所述第二输入信号(X2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种消除非对称已知干扰的预编码设备(300)，所述预编码设备(300)包括：第一发射机节点(Tx1)，被配置为生成第一输入信号(X1)，所述第一输入信号(X1)携带要被传输到第一接收节点(Rx1)的第一消息(cw1)；第二发射机节点(Tx2)，被配置为生成第二输入信号(X2)，所述第二输入信号(X2)携带要被传输到所述第一接收节点(Rx1)的第二消息(cw2)和要被传输到另一个接收节点(Rx2)的干扰信号(X)，其中所述干扰信号(X)是非对称已知干扰信号，所述干扰信号对所述第二发射机节点(Tx2)已知且对所述第一发射机节点(Tx1)未知，其中所述第二发射机节点(Tx2)包括：干扰消除器(305)，被配置为消除部分所述干扰信号(X)，以生成部分消除干扰信号(XC)，和预编码器(303)，被配置为使用基于格的预编码方案考虑所述干扰信号(X)的未消除部分(XnC)对所述第二消息(W2)进行预编码，以生成预编码信号(X2w)，其中所述第二发射机节点(Tx2)被配置为基于所述部分消除干扰信号(XC)和所述预编码信号(X2w)生成所述第二输入信号(X2)。2.根据权利要求1所述的预编码设备(300)，其中所述预编码器(303)被配置为使用Tomlinson-Harashima预编码方案THP考虑所述干扰信号(X)的未消除部分(XnC)对所述第二消息(W2)进行预编码。3.根据权利要求1或2所述的预编码设备(300)，其中所述干扰消除器(305)包括乘法器单元(407)，所述乘法器单元(407)被配置为将所述干扰信号(X)与消除因子(402)相乘，以生成所述部分消除干扰信号(XC)。4.根据权利要求3所述的预编码设备(300)，其中所述消除因子(402)取决于所述第二输入信号(X2)的功率(P2)。5.根据权利要求4所述的预编码设备(300)，其中所述消除因子(402)取决于负相关系数(ρ)，所述负相关系数指示所述第二输入信号(X2)和所述干扰信号(X)之间的相关性。6.根据权利要求5所述的预编码设备(300)，其中所述消除因子(402)取决于所述干扰信号(X)的功率(Q)。7.根据权利要求6所述的预编码设备(300)，其中所述消除因子(402)取决于所述关系式其中ρ是所述相关系数，P2是所述第二输入信号(X2)的功率，Q是所述干扰信号(X)的功率。8.根据权利要求7所述的预编码设备(300)，其中所述预编码器(303，401)被配置为根据关系式生成所述预编码信号(X2w)，其中ρ是所述相关系数，P2是所述第二输入信号(X2)的功率，Q是所述干...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿布德拉第夫·扎迪，斯特凡诺·托马辛，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44