一种基于建设性干扰的多小区分布式协作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于建设性干扰的多小区分布式协作方法，包括：各个基站先根据本地信道状态信息设计初始发射信号，然后基站根据已有的发射信号计算并共享贡献度分量信息，从而基站可根据共享的贡献度分量信息计算出其余小区对于用户的影响，并更新自身的发射信号，直至收敛。本发明专利技术仅需少量信息交互即可大幅提升接收端接收信号的信号质量，实现接近集中式方案的误码率性能。中式方案的误码率性能。中式方案的误码率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于建设性干扰的多小区分布式协作方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种基于建设性干扰的多小区分布式协作方法。

技术介绍

[0002]随着移动互联网的蓬勃发展，对移动通信流量的需求也在飞速地增加。为了解决不断增大的容量需求与有限的频谱资源之间的矛盾，如今通信系统中所规划的小区半径不断地缩小，以便在相同的面积里容下更多的小区，从而系统容量也会随之提高。但小区半径缩小，采用相同的频谱资源的小区的距离也就随之缩小，这使得小区边缘的用户遭受的小区间的干扰变得越来越强，严重制约了小区边缘用户的系统容量。因此，无线多小区网络干扰抑制是一个急需解决并且具有重要意义的问题。
[0003]多点协作(Coordinated Multi
‑
Point，CoMP)传输是目前受到较多关注的一项技术，通过多个基站(Base Station，BS)对链路信道状态信息(Channel State Information,CSI)和用户数据信息的不同程度共享能够有效抑制小区间干扰，提升边缘用户的吞吐量和频谱效率。根据用户数据是否共享,多小区协作传输技术主要有以下两个方面:协作单小区传输以及协作多小区传输。协作单小区传输时，BS间共享CSI信息,不共享数据信息。协作多小区传输时，BS间不但共享CSI,同时共享数据信息。与协作单小区传输相比,协作多小区传输由于充分利用了空间自由度会取得更好的性能,但是相对的无线回传的开销过大,取得性能增益的同时常常伴随着更高的计算复杂度。
[0004]从是否有集中的中央处理器来看，多小区协作的处理模式可以分为集中式方案和分布式方案两种。分布式方案可以减少信息交互量，并且可以将问题分解为多个子问题，降低计算复杂度。传统的分布式算法，如分布式迫零预编码、分布式信漏噪比预编码等，通常仅利用本地CSI进行设计，因此性能相对于集中式方案有较大差距。
[0005]并且，传统算法对于小区间干扰的处理方法是将干扰看为有害部分而去尽量消除干扰。然而，最新的相关研究表明，从符号层次看待干扰，则干扰是可控的，可以被利用来提升系统的传输性能。这种有利于接收端有用信号检测的干扰被称为建设性干扰(Constructive Interference，CI)预编码。目前，已经部分方案研究将建设性干扰运用到分布式多小区协作中，但是这些方案性能距离集中式的方案仍有较大差距。为了解决这一问题，本专利技术提出了一种基于建设性干扰的多小区分布式协作方法，可以通过少量的信息交互大大提升系统的性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于建设性干扰的多小区分布式协作方法，该方法通过设计合适的初始发射信号，并通过少量的信息交互，实现了接收端接收信号的信号质量提高，有效的降低了系统的误码率。
[0007]本专利技术采用以下的技术方案：
[0008]一种基于建设性干扰的多小区分布式协作方法，含有以下步骤：
[0009](1)输入基带调制后的用户数据以及基站到用户的信道状态信息
[0010](2)采用符号级预编码的方式，根据信道状态信息和发送数据信息，确定用户j
p
的接收信号的表达式为：
[0011][0012](3)根据建设性干扰的思想，将基站q的发射信号x
q
对用户j
p
的贡献度表示
[0013][0014](4)将贡献度分解为两个分量和其中：
[0015][0016][0017](5)用户j
p
的最终贡献度是所有基站发射信号对j
p
的贡献度的综合影响，即
[0018][0019](6)采用分布式处理，通过一定的信息交互，每个基站求解自身最优发射信号。
[0020](6a)各个基站利用已知的本地信道状态信息，设计初始发射信号，即求解优化问题P1：
[0021][0022][0023][0024][0025](6b)所有基站根据自身发射信号计算并共享贡献度分量信息。
[0026](6c)所有基站根据已得到的贡献度分量信息，计算除本小区外其余小区贡献度叠加后对所有用户的影响。
[0027](6d)所有基站同时更新自身的发射信号。先求解优化问题P2，即
[0028][0029][0030][0031]||x
q
||2≤P
[0032]再引入阻尼因子辅助算法收敛，从而最终基站q更新后的发射信号可表示为：
[0033]x
q
＝x
q,0
+η(x
q,opt
‑
x
q,0
)
[0034](6e)判断迭代算法是否收敛，若已收敛则结束算法得到最优发射信号，否则返回步骤(6b)。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0036]1.本专利技术利用建设性干扰的思想，通过设计合适的初始发射信号，并利用少量的信息交互，可以使得分布式方案的性能逼近于集中式方案的性能，明显优于现有的分布式方案性能。
[0037]2.本专利技术通过引入贡献度分量的概念，将多小区场景中多个小区对用户的叠加后的影响定量表示出来，极大方便了多小区协作时对干扰的处理。
附图说明
[0038]图1是本专利技术实现的分布式多小区协作方案的具体流程图；
[0039]图2是本专利技术的实例中用户随机分布情况；
[0040]图3是本专利技术的误码率性能与现有技术对比结果；
具体实施方式
[0041]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式和效果作进一步描述。
[0042]假设一共有L个小区进行协作传输，每小区各自有K(K≤M)个用户，每个用户分别配有单根接收天线。每小区中心有一个基站，基站配置有M个发射天线。每个基站都已知所有用户的数据信息，并且已知本基站到所有其他用户的信道状态信息。基带调制方式为MPSK调制。本专利技术的实现步骤如下：
[0043]步骤1，设置基带调制方式为MPSK调制，j
p
表示第p个小区的第j个用户，所有用户集合表示为根据小区数和用户数生成调制后的用户数据其中表示第l个小区用户的数据。表示基站q到小区p用户j
p
的信道状态信息，假设每个基站已知其本地信道状态信息，即基站q已知
[0044]步骤2，采用符号级预编码的方式，考虑具体发送符号，根据信道状态信息和发送数据信息，确定用户j
p
接收信号的表达式为
[0045][0046]其中，x
q
表示基站q采用符号级预编码后的发射信号，(
·
)
T
表示转置操作，表示用户j
p
处的接收噪声，其满足方差为的复高斯分布，即不失一般性，假设用户处的噪声方差相同，即设用户处的噪声方差相同，即表示基站q的发射信号经过信号后对用户用户j
p
的影响。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于建设性干扰的多小区分布式协作方法，其特征在于，包括如下：(1)输入基带调制后的用户数据，以及基站到用户的信道状态信息，(2)采用符号级预编码的方式，根据信道状态信息和发送数据信息，确定用户j
p
的接收信号的表达式为：其中j
p
表示第p个小区的第j个用户,表示基站q到小区p用户j
p
的信道状态信息,(
·
)
T
表示转置操作，x
q
表示基站q采用符号级预编码后的发射信号,表示用户j
p
处的接收噪声；(3)根据建设性干扰的思想，将基站q的发射信号x
q
对用户j
p
的贡献度表示其中，Re(
·
)和Im(
·
)分别表示取实部和取虚部操作，表示用户j
p
所需的数据，(
·
)
*
表示取共轭操作，θ
t
和MPSK的调制阶数M有关，贡献度越大，则表示接收信号的有用功率越大，对接收端的检测越有利；(4)将贡献度分解为两个分量和其中：其中：则为两个分量中的较小值，即(5)用户j
p
的最终贡献度是所有基站发射信号对j
p
的贡献度的综合影响，即其中最终贡献度决定了多小区协同传输时，用户j
p
处的检测性能的好坏，越大越有利于接收端的信号检测；(6)采用分布式处理，通过一定的信息交互，每个基站求解自身最优发射信号；(6a)各个基站利用已知的本地信道状态信息，设计初始发射信号，即求解优化问题P1：P1:::
其中K表示每小区用户数，||
·
||2表示向量的二范数，P表示每个基站的受限功率；(6b)所有基站根据自身发射信号计算并共享贡献度分量信息，以基站q为例，其计算自身到所有用户的贡献度分量信息，即λ
k,q,1
,λ
k,q,2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖学文，吕圆梦，王霞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：