一种基于非对角信道的干扰对齐设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于非对角信道的干扰对齐设计方法及系统，通过获取网络拓扑参数，计算得到网络中的CSI参数，CSI参数包括信道矩阵，信道矩阵为非对角信道矩阵；根据网络拓扑参数和CSI参数确定所有用户的总发射功率和每个用户的功率分配因子；根据信道矩阵计算得到预编码矩阵和滤波矩阵；利用预编码矩阵对基站发送的原始期望信号进行预编码处理，根据发射总功率和功率分配因子将预编码处理后的原始期望信号发送给用户；用户根据滤波矩阵对接收到的原始期望信号进行滤波处理得到期望信号，本发明专利技术可以实现复用多域资源的通信网络中干扰对齐效果，还可以实现复用多域资源的干扰对齐通信系统的最大自由度，提高用户业务数据流的并行传输效率。

A design method and system of interference alignment based on off diagonal channel

【技术实现步骤摘要】
一种基于非对角信道的干扰对齐设计方法及系统
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种基于非对角信道的干扰对齐设计方法及系统。
技术介绍
现有的移动通信系统多是基于正交化设计或解调干扰信号等干扰管理方法来实现干扰避免或干扰消除的，但其缺点也十分明显，例如正交化设计以牺牲频谱效率来实现多用户干扰避免。干扰对齐技术是一种新型的干扰管理方法，并且被验证在较高信噪比的情况下，在速率性能方面其远优于其他的干扰管理方法。获取无线通信系统中的信道状态信息(CSI，ChannelStateInformation)后，干扰对齐通信系统(如图1点对点通信网络所示)会根据信道矩阵参数在发射端设计预编码矩阵，以便于在接收端将所有干扰信号压缩到一个最低维度的子空间，并设计滤波矩阵完全消除这些干扰信号。另外，干扰对齐通信系统涉及到一个描述系统容量域的参量，即自由度。在某种程度上，自由度代表干扰网络中无干扰并行数据流传输能力，自由度越大，系统和速率越大。对于仅考虑时(频)域资源的通信系统，由于其时变(频率选择性)信道矩阵的对角特性，干扰对齐无法实现理论最大的自由度。对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非对角信道的干扰对齐设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，获取网络拓扑参数，计算得到网络中的CSI参数，所述CSI参数包括信道矩阵，所述信道矩阵为非对角信道矩阵；/n步骤2，根据所述网络拓扑参数和所述CSI参数确定所有用户的总发射功率和每个用户的功率分配因子；/n步骤3，根据所述信道矩阵计算得到预编码矩阵和滤波矩阵；/n步骤4，利用所述预编码矩阵对基站发送的原始期望信号进行预编码处理，根据所述发射总功率和所述功率分配因子将所述预编码处理后的原始期望信号发送给用户；/n步骤5，用户根据所述滤波矩阵对接收到的原始期望信号进行滤波处理得到期望信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于非对角信道的干扰对齐设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取网络拓扑参数，计算得到网络中的CSI参数，所述CSI参数包括信道矩阵，所述信道矩阵为非对角信道矩阵；
步骤2，根据所述网络拓扑参数和所述CSI参数确定所有用户的总发射功率和每个用户的功率分配因子；
步骤3，根据所述信道矩阵计算得到预编码矩阵和滤波矩阵；
步骤4，利用所述预编码矩阵对基站发送的原始期望信号进行预编码处理，根据所述发射总功率和所述功率分配因子将所述预编码处理后的原始期望信号发送给用户；
步骤5，用户根据所述滤波矩阵对接收到的原始期望信号进行滤波处理得到期望信号。


2.根据权利要求1所述的基于非对角信道的干扰对齐设计方法，其特征在于，所述非对角信道矩阵为：



其中，为第i个基站到第j个基站服务的第k个用户的下行传输信道矩阵，当i＝j时，对应的传输信道为期望信道，否则为干扰信道；Mi为第i个基站的发射天线数目，N为用户接收天线数目，信道矩阵中所有子矩阵块Λpq，p＝1，2，…，N，q＝1，2，…，Mi都是S阶对角矩阵，S为网络中子载波数目、时隙数目或者子载波数目与时隙数目的乘积。


3.根据权利要求1所述的基于非对角信道的干扰对齐设计方法，其特征在于，所述网络拓扑参数包括基站的数目、每个所述基站配置的发射天线数目、每个所述基站服务的用户数目、每个用户配置的接收天线数目、子载波数目和时隙数目。


4.根据权利要求1所述的基于非对角信道的干扰对齐设计方法，其特征在于，采用分布式网络拓扑参数收集方式获取网络拓扑参数；所述分布式网络拓扑参数收集方式为在每个基站均设置有网络拓扑参数收集单元，各个网络拓扑参数收集单元相互通信连接；
或者，采用集中式网络拓扑参数收集方式获取网络拓扑参数；所述集中式网络拓扑参数收集方式为在网络中设置一个网络拓扑参数收集单元，所述网络拓扑参数收集单元与各个基站通信连接。


5.根据权利要求1所述的基于非对角信道的干扰对齐设计方法，其特征在于，在步骤3中，在计算预编码矩阵与滤波矩阵时，为了实现最优系统和速率，系统和速率具体计算过程包括：



其中，Cki和dki分别为基站i服务的用户k的传输速率和自由度，pki是基站i为服务用户k的总发射功率；自由度dki等于用户k并行传输数据流的个数，在信噪比ρ趋于无穷大时，自由度dki是传输速率Cki的一阶近似，被表示为：



Qki为基站i服务用户k的干扰协方差矩阵，具体形式如下：



Uki和Vki分别是在基站i服务用户k的预编码矩阵和滤波矩阵。


6.根据权利要求5所述的基于非对角信道的干扰对齐设计方法，其特征在于，预编码矩阵和滤波矩阵的求解方法包括封闭求解方法和迭代求解方法；
所述封闭求解方法是通过矩阵运算直接计算预编码矩阵与滤波矩阵；
所述迭代求解方法是根据设定准则通过反复迭代计算预编码矩阵与滤波矩阵；
优选的，所述迭代求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟华，张喆，徐晋，陈雪艳，丁汉清，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41