一种多小区MU-MISO系统中的部分迫零预编码方法技术方案

本发明专利技术公开一种多小区MU‑MISO系统中的部分迫零预编码方法。本方法为：每个基站使用自己的空间DoFs对该基站对应小区中待同频调度的用户进行迫零预编码；其中，基站i对应的小区i内待同频调度的用户数K与c之和小于或等于基站i的空间DoFs数；其中，c为基站i选择的用于消除ICI的邻区用户数；0

【技术实现步骤摘要】
一种多小区MU-MISO系统中的部分迫零预编码方法
本专利技术涉及一种多小区MU-MISO系统中的部分迫零预编码方法，属于网络通信

技术介绍
多输入多输出(multiple-inputmultiple-output,MIMO)是蜂窝网络中的一项关键技术，通过利用多天线的空间自由度(degree-of-freedom,DoF)实现复用增益，它可以提供相比于单天线系统更高的频谱效率。多用户MIMO(multi-userMIMO,MU-MIMO)已经被认为是MIMO的一个核心技术，并且从LTER8开始被4G支持(参考Q.Li,G.Li,W.Lee,M.i.Lee,D.Mazzarese,B.Clerckx,andZ.Li,“Mimotechniquesinwimaxandlte:afeatureoverview,”IEEECommun.Mag.,vol.48,no.5,pp.86–92,2010.)。在下行多小区多用户多输入单输出(multi-usermultiple-inputmultiple-output,MU-MISO)统中，用户受到小区内用户间干扰(inter-userinterference,IUI)和小区间干扰(inter-cellinterference)。在基站端利用空间DoFs进行的迫零预编码(zero-forcingbeamforming,ZFBF)是一个可以预消除IUI和ICI的传输方案。小区内IUI对系统性能占主导作用，因此通常都会被消除。基于此，在实际中有两种传统方案被广泛使用。第一个是单小区ZFBF方案，其中基站的所有可用DoFs都用于本小区用户数据传输且消除它们之间的IUI，但是没有考虑ICI消除(ICIcancellation,ICIC)(参考C.Lee,S.H.Moon,S.R.Lee,andI.Lee,“Adaptivebeamformingselectionmethodsforinter-cellinterferencecancellationinmulticellmultiusersystems,”inProc.IEEEInt.Conf.Commun.(ICC),Jun.2013,pp.5684–5688.)。第二个是考虑ICIC的ZFBF方案，其中所有的邻区用户都被消除ICI，而这消耗了一些可用空间DoFs，因此减少了用于本区用户的无IUI数据传输的DoFs，相应地降低了本区复用增益(参考M.Li,I.B.Collings,S.V.Hanly,C.S.Liu,andP.Whiting,“Multicellcoordinatedschedulingwithmultiuserzero-forcingbeamforming,”IEEETrans.WirelessCommun.,vol.15,no.2,pp.827–842,2016)。可以看出，这两种方案对系统来说并不总是最优的。因此，需要研究一种更通用和自适应的方案。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种多小区MU-MISO系统中的部分迫零预编码方法。本专利技术考虑多小区MU-MISO系统，提出一种广义的部分ZFBF(partialZFBF,PZF)方案。本专利技术中每个基站使用自己的空间DoFs对本区每一个被调度的用户进行迫零预编码，以消除每个用户对本区其他用户的IUI和对相邻小区一部分用户的ICI。根据矩阵特性，为了保证迫零的实现，本区调度的用户数和选择的消除自己对其ICI的邻区用户数之和应小于等于该基站的空间DoFs数。在本专利技术调度用户和选择消除ICI的用户时，取等于。也就是说，假设每个基站有N根天线，即有N个空间DoFs。在PZF方案下，假设欲消除对c个邻区用户的ICI，则每个基站同时同频调度N-c个用户，并对本区用户做ZFBF，消除它们之间的IUI，并消除对c个邻区用户的ICI。这c个邻区用户的选择依据为：选择距离自己最近的，即长期看来受到自己引起的平均ICI最强的c个邻区用户。因此，经过PZF预编码方案，最终每个小区中的用户都不受IUI，并且从每个小区所有用户受到的所有ICI来看，其中受到的最强的一部分ICI被相应的邻区基站消除了。在一个两小区网络中推导PZF方案的小区平均总速率的闭式表达。理论分析结果与仿真结果基本吻合，并且表明，PZF方案相比于上述两种传统方案，在中间信噪比(signal-to-noiseratio,SNR)区间时可以获得显著的性能增益。因此，需要根据实际系统的特性自适应地选择传输策略。本专利技术的技术方案为：一种多小区MU-MISO系统中的部分迫零预编码方法，其步骤为：每个基站使用自己的空间DoFs对该基站对应小区中待同频调度的用户进行迫零预编码；其中，基站i对应的小区i内待同频调度的用户数K与c之和小于或等于基站i的空间DoFs数；其中，c为基站i选择的用于消除ICI的邻区用户数。进一步的，0<c<N/2；N为基站i的天线数量。进一步的，小区i中待同频调度的用户k表示为用户(k,i)，用户(k,i)的归一化迫零预编码向量w(k，i)需满足正交条件同时最大化有用信号功率该用户(k，i)的归一化的预编码向量落在干扰信道的零空间在hi，(k，i)的投影上；其中，IN表示一个N×N维的单位矩阵，是整个N维空间到上的正交投影矩阵，计算为w(k，i)表示用户(k，i)的归一化预编码向量，hi，(k，j)表示基站i到用户(k，j)的小尺度衰落向量，表示小区i中K个待同频调度的用户集合，Bi表示小区i的相邻干扰小区集合，表示小区j中被小区i消除ICI的用户集合，显然有表示所有的并集，即相邻小区中被小区i消除ICI的所有用户集合。进一步的，所述基站将发射功率平均分配给K个待同频调度的用户。进一步的，c个邻区用户的选择依据为：选择距离小区i最近的或受到小区i引起的平均ICI最强的c个邻区用户。与现有技术相比，本专利技术的积极效果为：在下行多小区多用户多输入单输出(multi-usermultiple-inputsingle-output,MU-MISO)系统中，迫零预编码(zero-forcingbeamforming,ZFBF)可以用于预消除小区内用户间干扰(inter-userinterference,IUI)和小区间干扰(inter-cellinterference)。传统的单小区ZFBF方案可以支持无IUI的用户数据传输，但是没有考虑小区间干扰消除(ICIcancellation,ICIC)。而另一种传统的考虑ICIC的ZFBF方案对所有的邻区用户进行迫零消除干扰但是减小了本区的复用增益。本专利技术提出一种广义的部分迫零预编码(partialZFBF,PZF)方案，对受到ICI最强的一部分邻区用户进行迫零消干扰。在一个两小区网络中推导出小区平均总速率的闭式表达。仿真结果验证了理论分析的准确性，并且表明提出的PZF方案相比于两种传统的方案可以显著提升系统性能。附图说明图1为两小区MU-MISO下行链路系统模型图；图2为PZF方案下小区1的ICI模型图；图3为小区平均总速率vsSNR(N＝4)；图4为不同c值下的小区平均总速率vsSNR(N＝8)；其中，a～d表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多小区MU‑MISO系统中的部分迫零预编码方法，其步骤为：每个基站使用自己的空间DoFs对该基站对应小区中待同频调度的用户进行迫零预编码；其中，基站i对应的小区i内待同频调度的用户数K与c之和小于或等于基站i的空间DoFs数；其中，c为基站i选择的用于消除ICI的邻区用户数。

【技术特征摘要】
1.一种多小区MU-MISO系统中的部分迫零预编码方法，其步骤为：每个基站使用自己的空间DoFs对该基站对应小区中待同频调度的用户进行迫零预编码；其中，基站i对应的小区i内待同频调度的用户数K与c之和小于或等于基站i的空间DoFs数；其中，c为基站i选择的用于消除ICI的邻区用户数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，0＜c＜N/2；N为基站i的天线数量。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，小区i中待同频调度的用户k表示为用户(k，i)，用户(k，i)的归一化迫零预编码向量w(k，i)需满足正交条件同时最大化有用信号功率该用户(k，i)的归一化的预编码向量落在干扰信道的零空间在hi，(k，i)的投...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈婉月，禹宏康，赵玉萍，李斗，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11