一種基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)一種基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法。包括步驟：基站廣播包括S個(gè)M×1維的信號(hào)子空間給小區(qū)內(nèi)的所有用戶，M為發(fā)射端的天線數(shù)，用戶端根據(jù)使用盡可能與干擾向量正交的原則設(shè)計(jì)接收譯碼矩陣并反饋干擾泄漏值?；径烁鶕?jù)用戶端的反饋選擇S個(gè)具有最小干擾泄漏的用戶，基站端根據(jù)設(shè)計(jì)的內(nèi)外層預(yù)編碼進(jìn)行下行數(shù)據(jù)的傳輸。針對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行干擾信道，綜合考慮了小區(qū)內(nèi)用戶受到的小區(qū)間干擾和小區(qū)內(nèi)干擾，提出一種基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，該算法通過(guò)基站廣播預(yù)設(shè)的干擾子空間，并根據(jù)用戶的反饋值選擇受到其他小區(qū)干擾最小的若干個(gè)用戶進(jìn)行通信，該級(jí)聯(lián)預(yù)編碼算法可以消除小區(qū)內(nèi)用戶間干擾同時(shí)有效抑制小區(qū)間的干擾。
【專利說(shuō)明】
-種基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于多小區(qū)多用戶ΜΙΜΟ信道的干擾消除技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種基于雙層 預(yù)編碼的干擾對(duì)齊數(shù)據(jù)傳輸方法，特別設(shè)及利用了信道隨機(jī)性的機(jī)會(huì)式干擾對(duì)齊方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從上世紀(jì)末開(kāi)始，輸入多輸出（Multiple I噸ut Multiple Output,ΜΙΜΟ)的多天 線技術(shù)已經(jīng)逐漸從理論研究轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，并在各種無(wú)線通信系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用， 有效地提高了無(wú)線傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴Ｑ芯勘砻?，在高信噪比信道中，信道容量隨著發(fā) 射天線和接收天線的數(shù)量最小值呈線性增長(zhǎng)，與單天線通信系統(tǒng)相比，在相同的帶寬下 ΜΙΜΟ系統(tǒng)利用空間資源不僅可W獲得更大的復(fù)用增益和自由度，提高無(wú)線通信系統(tǒng)的傳輸 速率，也可W獲得分集增益，提高無(wú)線系統(tǒng)的可靠性，因此多天線技術(shù)已經(jīng)成為未來(lái)無(wú)線通 信的關(guān)鍵技術(shù)。但同時(shí)，隨著通信技術(shù)的發(fā)展和用戶數(shù)的快速增長(zhǎng)，通信環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜， 未來(lái)蜂窩通信系統(tǒng)中面臨著更加復(fù)雜的小區(qū)內(nèi)部和小區(qū)之間的相互干擾。傳統(tǒng)的干擾消除 方法大部分是將利用信號(hào)的正交化或者將干擾當(dāng)作噪聲忽略處理，而ΜΙΜΟ系統(tǒng)可W利用多 天線獲得的空間維度，為干擾消除提供了新的思路。其中，預(yù)編碼技術(shù)是ΜΙΜΟ系統(tǒng)中比較常 用的利用信道狀態(tài)信息(化annel S化te 1址〇1'111日1:;[0]1,〔51)對(duì)發(fā)送符號(hào)進(jìn)行預(yù)處理^達(dá)到 消除干擾和提高系統(tǒng)容量目的的信號(hào)處理技術(shù)。干擾對(duì)齊是一種利用預(yù)編碼技術(shù)進(jìn)行干擾 消除的技術(shù)，常見(jiàn)的多小區(qū)ΜΙΜΟ系統(tǒng)中的干擾對(duì)齊方法大多存在著復(fù)雜度較高且需要迭代 計(jì)算的問(wèn)題。
[0003] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410721400.1的專利公開(kāi)了一種基于分組的多用戶蜂窩小區(qū)干擾 對(duì)齊系統(tǒng)及其方法，該方法包括了信道狀態(tài)信息(CSI)獲取模塊、預(yù)編碼設(shè)計(jì)模塊、共享模 塊、功率控制模塊和干擾的消除模塊，同時(shí)提供了基于分組的多址接入信道中的干擾對(duì)齊 算法，即將系統(tǒng)中的G體個(gè)用戶分成Κ組后，針對(duì)每個(gè)接收端接收到的干擾信號(hào)，利用矩陣 的性質(zhì)將系統(tǒng)中的干擾對(duì)齊。但是，基于分組的干擾對(duì)齊方法最終還是要回歸于分布式算 法，存在著計(jì)算復(fù)雜度較高的問(wèn)題，該方法仍然是一種將干擾對(duì)齊應(yīng)用到蜂窩上行信道中 的很好解決方案。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N201510027052.2的專利公開(kāi)了一種時(shí)分雙工蜂窩網(wǎng)絡(luò)上行機(jī)會(huì)式干 擾對(duì)齊及消除方法。在該方法中，各小區(qū)基站首先確定自己的信號(hào)空間并廣播給所有用戶， 每個(gè)用戶計(jì)算自身的預(yù)編碼矩陣及其調(diào)度準(zhǔn)則，并將其反饋給自己的服務(wù)基站，在基站選 中若干個(gè)服務(wù)用戶后，用戶開(kāi)始發(fā)送上行數(shù)據(jù)。該方法利用了機(jī)會(huì)式調(diào)度準(zhǔn)則選擇服務(wù)用 戶，不需要迭代獲得發(fā)送預(yù)編碼矩陣及其基站的接收濾波矩陣，實(shí)現(xiàn)了較低了實(shí)施復(fù)雜度， 而且該方法可W充分利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的多用戶分集增益，W及基站的回程鏈路資源，實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)吞吐量的提升。
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N201510637611.1的專利提供了一種基于干擾對(duì)齊的蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行鏈 路自適應(yīng)預(yù)編碼方法，基于用戶業(yè)務(wù)需求的帶寬反饋設(shè)計(jì)，信道狀態(tài)信息的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，基站 協(xié)作模式的離線捜索與保存，基于業(yè)務(wù)請(qǐng)求的模式匹配，級(jí)聯(lián)式預(yù)編碼設(shè)計(jì)W及發(fā)射功率 控制方案等。在該方法中，信道狀態(tài)信息(CSI)反饋設(shè)計(jì)采用了一種新的復(fù)合信道，與傳統(tǒng) 的方法相比，節(jié)約了一半帶寬。該方法可在雙蜂窩小區(qū)全頻率復(fù)用場(chǎng)景下，可W實(shí)現(xiàn)更少的 發(fā)射功率滿足不同業(yè)務(wù)類型下用戶需要的多種速率。
[0006] 本發(fā)明提出了一種基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，用非迭代 方式設(shè)計(jì)了發(fā)送預(yù)編碼和譯碼矩陣，相比較于經(jīng)典隨機(jī)波束賦形的用戶調(diào)度方法，本發(fā)明 提出的機(jī)會(huì)用戶選擇方式可W實(shí)現(xiàn)更大的系統(tǒng)和容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為解決W上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明利用隨機(jī)波束賦形中的機(jī)會(huì)調(diào)度用戶思想， 提出一種基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，用于解決傳統(tǒng)的多小區(qū)ΜΙΜΟ 系統(tǒng)的干擾對(duì)齊需要迭代且復(fù)雜度較高的問(wèn)題。
[000引本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -種基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，假設(shè)蜂窩通信系統(tǒng)中小 區(qū)數(shù)目為Κ，每個(gè)小區(qū)基站端的天線數(shù)為Μ，收端天線數(shù)為L(zhǎng)，本方法根據(jù)設(shè)定的算法機(jī)會(huì)式 選中S個(gè)用戶進(jìn)行下行的數(shù)據(jù)傳輸，其具體包括如下步驟:步驟1、基站廣播包括S個(gè)MX 1維 的信號(hào)子空間給小區(qū)內(nèi)的所有用戶，信號(hào)子空間即外層預(yù)編碼矩陣，Μ表示基站端的天線 數(shù)。
[0010] 步驟2、用戶端在收到基站端的信號(hào)子空間后計(jì)算本小區(qū)信號(hào)子空間對(duì)應(yīng)的零空 間W及收到的其他小區(qū)的干擾，并W小區(qū)間干擾最對(duì)齊為準(zhǔn)則向基站反饋有用信號(hào)空間向 量和調(diào)度系數(shù)，基站根據(jù)調(diào)度系數(shù)選擇S個(gè)用戶進(jìn)行下行通信，并根據(jù)迫零法設(shè)計(jì)內(nèi)層預(yù)編 碼矩陣；
[0011] 步驟3、基站端根據(jù)用戶端的反饋選擇S個(gè)具有最小干擾泄漏的用戶；
[0012] 步驟4、步驟3選擇出的用戶采用步驟1設(shè)計(jì)的外層預(yù)編碼矩陣、步驟2設(shè)計(jì)的內(nèi)層 預(yù)編碼矩陣進(jìn)行下行數(shù)據(jù)的傳輸。
[0013] 進(jìn)一步的，基站廣播S個(gè)MX 1維的信號(hào)子空間即外層預(yù)編碼矩陣，具體為：
[0014] 第k個(gè)小區(qū)的信號(hào)子空間為?1^=山,1<，...爪,山其中口3,把(：》><堪一組正交基^￡ K，s = l，. . .，S，第k個(gè)基站在Μ維空間下獨(dú)立生成ps,k，cMxi表示的是一個(gè)向量的張成維度，說(shuō) 明它是一個(gè)MX 1維的矩陣，則小區(qū)k到第i個(gè)小區(qū)內(nèi)的j用戶的等效信道矩陣為化U'J中k;S為 選中的用戶數(shù)，Μ為基站端的天線數(shù)，基站將各自的信號(hào)子空間廣播給用戶，用戶端已知了 等效信道矩陣^[i'J]Pk。
[0015] 進(jìn)一步的，用戶端W小區(qū)間干擾最對(duì)齊為準(zhǔn)則向基站反饋有用信號(hào)空間向量和調(diào) 度系數(shù)，具體為：
[0016] 反饋調(diào)度系數(shù)為:定義i小區(qū)內(nèi)第j個(gè)用戶的接收端譯碼向量為：
[0017] u[i,j]ecLxi,i.e.，I |u[i,j] I |2=1，L表示的是用戶收端的天線數(shù)目（1)
[001引該向量為；
[0019]
C2)
[0020] 其中：
[00別]G[i'j] =[化l[i'j]Pl)，...，化K[i'j]PK)]HeC化-WXLj表示小區(qū)數(shù)，S表示選中的用戶 數(shù)，表示干擾矩陣(3)
[0022] 同時(shí)，定義i小區(qū)中j用戶的調(diào)度系數(shù)可定義為接收的其他小區(qū)的干擾之和：
[0023]
巧
[0024] 對(duì)G[i'j]做奇異值分解，得到:G[i'j]=Ω[i'j]X[i'j￥i'j]H，其中，Ω[i'j]eC(κ-l)sxL，v 。'j]EcLxl是L列的正交向量，X以]=施幫(巧1山?']，...，巧^''別），巧產(chǎn)^' ]表示的是經(jīng)過(guò)奇 異值分解后的奇異值，要求σ/''3之…> 選取勺最后一列作為u[i,^，即i小 區(qū)的j用戶選取勺最小的奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量作為接收端譯碼向量，此時(shí)反饋的 調(diào)度系數(shù)為最小奇異值的二范數(shù)，即二表示最小奇異值的二范數(shù)， 所有用戶都將該指數(shù)作為調(diào)度系數(shù)反饋給相應(yīng)的基站，同時(shí)每個(gè)用戶都可W根據(jù)接收 到的波束賦形估計(jì)接收到的其他小區(qū)的干擾，除了運(yùn)個(gè)調(diào)度系數(shù)，每個(gè)用戶同時(shí)還要向其 對(duì)應(yīng)的基站報(bào)告有效的信道向量u[i,/H戶啡1。
[0025] 進(jìn)一步的，步驟3基站端根據(jù)用戶端的反饋選擇S個(gè)具有最小干擾泄漏的用戶，具 體為:每個(gè)基站根據(jù)接收到的N個(gè)用戶的調(diào)度系數(shù)選擇S個(gè)干擾系數(shù)最小的用戶即干擾泄漏 值最小的用戶作為服務(wù)用戶。
[0026] 進(jìn)一步的，步驟4、基站端進(jìn)行下行數(shù)據(jù)的傳輸具體為：
[0027] 基站i發(fā)送給本小區(qū)內(nèi)用戶j的傳輸信號(hào)為v[i,講，其中x[i'j堪傳輸符號(hào)功率， 對(duì)于給定的S個(gè)用戶內(nèi)層預(yù)編碼矩陣為：
[002引 Vi=[vi'i, . . . ,vi's]。(5)
[0029] 其中，乂1,3^(：5><1，巧1(，3￡8{1，...，5}，小區(qū)1的傳輸信號(hào)向量是義1=^[1'1]，...，又 叫T，因此小區(qū)i內(nèi)j用戶的接收信號(hào)可W寫(xiě)作：
[0030]
[0031] 其中，是附加噪聲，i小區(qū)的j用戶經(jīng)過(guò)接收端波束賦形向量處理后可 W寫(xiě)成：
[0033] 在(7)中，第一項(xiàng)為期望信號(hào)，第二項(xiàng)為小區(qū)內(nèi)的（S-1)個(gè)干擾，第Ξ項(xiàng)為小區(qū)間干
[0032] 擾。
[0034] 進(jìn)一步的，在設(shè)計(jì)好內(nèi)層預(yù)編碼矩陣v[l,リ和接收濾波矩陣11[1,山后，小區(qū)i中第j個(gè) 用戶的第m個(gè)數(shù)據(jù)流上的信干噪比SINRmU'J崎W表示為：
[0035]
巧）
[0036] 其中iJ"嘴接收譯碼矩陣喘第m列，為預(yù)編碼矩陣的第m列。
[0037] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：
[0038] 本發(fā)明結(jié)合了級(jí)聯(lián)預(yù)編碼和隨機(jī)波束賦形思想。考慮基站向其服務(wù)的每個(gè)用戶只 發(fā)送1個(gè)數(shù)據(jù)流，即不考慮數(shù)據(jù)流間干擾，且信道為理想信道?；臼紫葘㈩A(yù)定義的信號(hào)子 空間廣播給所有用戶，每個(gè)用戶計(jì)算本小區(qū)信號(hào)子空間對(duì)應(yīng)的零空間W及收到的其他小區(qū) 的干擾，并W小區(qū)間干擾最對(duì)齊為準(zhǔn)則向基站反饋有用信號(hào)空間向量和調(diào)度系數(shù)，基站根 據(jù)反饋系數(shù)選擇S個(gè)用戶進(jìn)行下行通信，并根據(jù)迫零法設(shè)計(jì)內(nèi)層預(yù)編碼矩陣。該算法通過(guò)基 站廣播預(yù)設(shè)的干擾子空間，基站再根據(jù)用戶的反饋值選擇受到其他小區(qū)干擾最小的若干個(gè) 用戶進(jìn)行通信，該級(jí)聯(lián)預(yù)編碼算法可W消除小區(qū)內(nèi)用戶間干擾同時(shí)有效抑制小區(qū)間的干 擾。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例方法適用的干擾模型圖；
[0040] 圖2本發(fā)明方法流程圖；
[0041] 圖3本發(fā)明方法適用的Ξ小區(qū)多用戶系統(tǒng)的等效圖；
[0042] 圖4本發(fā)明方法的用戶端的反饋圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] W下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0044] 如圖1所示，本專利申請(qǐng)適用的干擾信道系統(tǒng)如圖1所示，圖2為本發(fā)明的方法流程 圖。包括步驟:步驟1、基站廣播包括S個(gè)MX 1維的信號(hào)子空間給小區(qū)內(nèi)的所有用戶；
[0045] 步驟2、用戶端根據(jù)使用盡可能與干擾向量正交的原則設(shè)計(jì)接收譯碼矩陣并反饋 干擾泄漏值；
[0046] 步驟3、基站端根據(jù)用戶端的反饋選擇S個(gè)具有最小干擾泄漏的用戶；
[0047] 步驟4、基站端根據(jù)設(shè)計(jì)的內(nèi)外層預(yù)編碼進(jìn)行下行數(shù)據(jù)的傳輸。
[004引優(yōu)選的，步驟1、基站廣播S個(gè)MX 1維的信號(hào)子空間即外層預(yù)編碼矩陣，具體為：
[00例第k個(gè)小區(qū)的信號(hào)子空間為Pk=[pi,k，...，ps,k]，其中Ps,kecMxi是一組正交基ke K，s = l，...，S，第k個(gè)基站在Μ維空間下獨(dú)立生成ps,k。則小區(qū)k到第i個(gè)小區(qū)內(nèi)的j用戶的等 效信道矩陣為^[i'J]Pk。
[0050] S為選中的用戶數(shù)，Μ為基站端的天線數(shù)。基站將各自的信號(hào)子空間廣播給用戶，用 戶端已知了等效信道矩陣。
[0051] 優(yōu)選的，步驟2、用戶端根據(jù)盡可能與干擾向量正交原則設(shè)計(jì)接收端譯碼矩陣并反 饋干擾泄漏值，具體為：
[0052] 反饋調(diào)度系數(shù)為:定義i小區(qū)內(nèi)第j個(gè)用戶的接收端譯碼向量為：
[0053] u[ij]ecLxi,i.e.，I |u[i,j] I |2=1， (1)
[0054] 其設(shè)計(jì)思想為：設(shè)計(jì)的接收端譯碼向量盡可能與用戶干擾子空間正交，運(yùn)樣該向 量為：
[0055]
(2)
[0056] 其中；
[0化7]
[0058] 同時(shí)，定義i小區(qū)中j用戶的調(diào)度系數(shù)可定義為接收的其他小區(qū)的干擾之和：
[0059]
約）
[0060] 對(duì)G[i'j]做奇異值分解(SVD)，得到:G[i'j]=Ω[i'j]X[i'j￥i'j]H，其中，Ω[i'j]eC(κ -i)sxL，v[i'j] EcLxl是L列的正交向量，
要求
選取yU'叫勺最后一列作為u[ij]。即i小區(qū)的j用戶選取滬'叫勺最小 的奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量作為接收端譯碼向量。此時(shí)反饋的調(diào)度系數(shù)為最小奇異值的二 范數(shù)，即：巧以]=σ產(chǎn)沖
[0061] 所有用戶都將該指數(shù)作為調(diào)度系數(shù)反饋給相應(yīng)的基站，同時(shí)每個(gè)用戶都可W 根據(jù)接收到的波束賦形估計(jì)接收到的其他小區(qū)的干擾。除了運(yùn)個(gè)調(diào)度系數(shù)，每個(gè)用戶同時(shí) 還要向其對(duì)應(yīng)的基站報(bào)告有效的信道向量11[1,/化[1'啡1。
[0062] 優(yōu)選的，步驟3、基站端根據(jù)用戶端的反饋選擇S個(gè)具有最小干擾泄漏的用戶，具體 為：
[0063] 每個(gè)基站根據(jù)接收到的N個(gè)用戶的調(diào)度系數(shù)選擇S個(gè)干擾系數(shù)最小的用戶即干擾 泄漏值最小的用戶作為服務(wù)用戶。
[0064] 優(yōu)選的，步驟4、基站端進(jìn)行下行數(shù)據(jù)的傳輸具體為：
[00化]基站i發(fā)送給本小區(qū)內(nèi)用戶j的傳輸信號(hào)為，其中x[i'j]是傳輸符號(hào)功率， 對(duì)于給定的S個(gè)用戶內(nèi)層預(yù)編碼矩陣為：
[0066] Vi=[vi,i, . . . ,Vi,s]〇 (5)
[0067] 其中，乂1,3￡(：5><14￡1(，3￡8{1，...，5}，小區(qū)1的傳輸信號(hào)向量是義1=^"'13，...，又 叫T，因此小區(qū)i內(nèi)j用戶的接收信號(hào)可W寫(xiě)作：
[006引
[0069] 其中，zU'J^ecSxi是附加噪聲，i小區(qū)的j用戶經(jīng)過(guò)接收端波束賦形向量處理后可 W寫(xiě)成：
[0070]
[0071] 在上式中，第一項(xiàng)為期望信號(hào)，第二項(xiàng)為小區(qū)內(nèi)的（S-1)個(gè)干擾，根據(jù)迫零預(yù)編碼 設(shè)計(jì)的內(nèi)層預(yù)編碼矩陣可W有效的消除該干擾，第Ξ項(xiàng)為小區(qū)間干擾，采用本方法設(shè)計(jì)的 接收端譯碼矩陣可W有效的消除該干擾。因此，接收端可W很好的還原出發(fā)送信號(hào)。
[0072] 在設(shè)計(jì)好內(nèi)層預(yù)編碼矩陣v[l,リ和接收濾波矩陣11[1,山后，小區(qū)i中第j個(gè)用戶的第m 個(gè)數(shù)據(jù)流上的信干噪比SINRmU'^3可W表示為：
[0073]
[0074] 其中iJ"嘴接收譯碼矩陣喘第m列，為預(yù)編碼矩陣的第m列。
[007引本發(fā)明將W圖3中；小區(qū)多用戶的ΜΙΜΟ干擾系統(tǒng)作為一個(gè)實(shí)例，即考慮由K個(gè)小區(qū) 構(gòu)成的下行鏈路，每個(gè)基站為Ν個(gè)用戶，信道形式為多小區(qū)ΜΙΜΟ干擾廣播信道。每個(gè)基站的 天線數(shù)為Μ，每個(gè)用戶的天線數(shù)為L(zhǎng)，第k個(gè)基站到第i個(gè)小區(qū)的第j個(gè)用戶的信道矩陣化 EcLxm為平坦衰落信道，信道矩陣心坤的元素相互獨(dú)立并且服從均值為0,方差為1的復(fù) 高斯分布。
[0076] W上運(yùn)些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在 閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可W對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，運(yùn)些等效變 化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于:假設(shè)系統(tǒng)中 小區(qū)數(shù)目為K，每個(gè)小區(qū)基站端的天線數(shù)為M，收端天線數(shù)為L(zhǎng)，根據(jù)設(shè)定的算法機(jī)會(huì)式選中S 個(gè)用戶進(jìn)行下行的數(shù)據(jù)傳輸，其具體包括如下步驟： 步驟1、基站廣播S個(gè)MX 1維的信號(hào)子空間給小區(qū)內(nèi)的所有用戶，信號(hào)子空間即外層預(yù) 編碼矩陣，Μ表示基站端的天線數(shù)； 步驟2、用戶端在收到基站端的信號(hào)子空間后計(jì)算本小區(qū)信號(hào)子空間對(duì)應(yīng)的零空間以 及收到的其他小區(qū)的干擾，并以小區(qū)間干擾最對(duì)齊為準(zhǔn)則向基站反饋有用信號(hào)空間向量和 調(diào)度系數(shù)，基站根據(jù)調(diào)度系數(shù)選擇S個(gè)用戶進(jìn)行下行通信，并根據(jù)迫零法設(shè)計(jì)內(nèi)層預(yù)編碼矩 陣； 步驟3、基站端根據(jù)用戶端的反饋選擇S個(gè)具有最小干擾泄漏的用戶； 步驟4、根據(jù)步驟3選擇出的用戶機(jī)會(huì)式干擾對(duì)齊確實(shí)需要選擇用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，采 用步驟1設(shè)計(jì)的外層預(yù)編碼矩陣、步驟2設(shè)計(jì)的內(nèi)層預(yù)編碼矩陣進(jìn)行下行數(shù)據(jù)的傳輸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，基站廣播S個(gè)Μ X 1維的信號(hào)子空間即外層預(yù)編碼矩陣，具體為： 第k個(gè)小區(qū)的信號(hào)子空間為Pk= [Pl,k，...，ps,k]，其中p s,kecMxl是一組正交基，keK，s =1，.. .，S，第k個(gè)基站在Μ維空間下獨(dú)立生成ps,k，CMxl表示的是一個(gè)向量的張成維度，說(shuō)明 它是一個(gè)MX1維的矩陣，則小區(qū)k到第i個(gè)小區(qū)內(nèi)的j用戶的等效信道矩陣為H k[u]Pk，S為選 中的用戶數(shù)，Μ為基站端的天線數(shù)，基站將各自的信號(hào)子空間廣播給用戶，用戶端根據(jù)廣播 的子空間獲得等效的信道矩陣H k[U]Pk。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特 征在于，用戶端以小區(qū)間干擾最對(duì)齊為準(zhǔn)則向基站反饋有用信號(hào)空間向量和調(diào)度系數(shù)，具 體為： 反饋調(diào)度系數(shù)為:定義i小區(qū)內(nèi)第j個(gè)用戶的接收端譯碼向量為： ιι[?,」]ε(^χ1，；?.θ.，| |u[i,j] | |2 = 1，L表示的是用戶收端的天線數(shù)目（1)該向量為：其中： G[1』= [(Hi[1』Pi)，...，（Hk[ 1』Pk)]hgC(K-1)SXL， K表示小區(qū)數(shù)，s表示選中的用戶數(shù)，G[1'B表示干擾矩陣（3) 同時(shí)，定義i小區(qū)中j用戶的調(diào)度系數(shù)n[M]可定義為接收的其他小區(qū)的干擾之和：對(duì)6[1』做奇異值分解，得到:6[1』=〇[1』乂[。￥。 ]11，其中，0[^]￡(：(1(-1)5'￥ [1』￡ Clx^L列的正交向量，=辦馭(^^'氣""^/'巧"^^表示的是經(jīng)過(guò)奇異值分 解后的奇異值，要求之…之選取乂[^]的最后一列作為ιι[^]，即i小區(qū)的j用 戶選取G[ 1，j ]的最小的奇異值對(duì)應(yīng)的右奇異向量作為接收端譯碼向量，此時(shí)反饋的調(diào)度系數(shù) 為最小奇異值的二范數(shù)，即： = 表示最小奇異值的二范數(shù)，所有用戶 都將該指數(shù)n[u]作為調(diào)度系數(shù)反饋給相應(yīng)的基站，同時(shí)每個(gè)用戶都可以根據(jù)接收到的波束 賦形估計(jì)接收到的其他小區(qū)的干擾，除了這個(gè)調(diào)度系數(shù)，每個(gè)用戶同時(shí)還要向其對(duì)應(yīng)的基 站報(bào)告有效的信道向量4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特 征在于，步驟3基站端根據(jù)用戶端的反饋選擇S個(gè)具有最小干擾泄漏的用戶，具體為:每個(gè) 基站根據(jù)接收到的N個(gè)用戶的調(diào)度系數(shù)選擇S個(gè)干擾系數(shù)最小的用戶即干擾泄漏值ri [^]最 小的用戶作為服務(wù)用戶。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特 征在于，步驟4、基站端進(jìn)行下行數(shù)據(jù)的傳輸具體為： 基站i發(fā)送給本小區(qū)內(nèi)用戶j的傳輸信號(hào)為，其中x[u]是傳輸符號(hào)功率，對(duì)于 給定的S個(gè)用戶內(nèi)層預(yù)編碼矩陣為： Vi - [vi,l, . . . ,Vi,s]〇 (5) 其中，％#(^14￡1(，8￡3{1，...，5}，小區(qū)1的傳輸信號(hào)向量是叉1=4 [1，1]，...4[1，5] ]T，因此小區(qū)i內(nèi)j用戶的接收信號(hào)可以寫(xiě)作：其中，z[U]eCsxl是附加噪聲，i小區(qū)的j用戶經(jīng)過(guò)接收端波束賦形向量處理后可以寫(xiě) 成：在(7)中，第一項(xiàng)為期望信號(hào)，第二項(xiàng)為小區(qū)內(nèi)的（S-1)個(gè)干擾，第三項(xiàng)為小區(qū)間干擾。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于機(jī)會(huì)干擾對(duì)齊的蜂窩下行信道中數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，在設(shè)計(jì)好內(nèi)層預(yù)編碼矩陣和接收濾波矩陣uu』后，小區(qū)i中第j個(gè)用戶的第m個(gè) 數(shù)據(jù)流上的信干噪比SINR m[U]可以表示為：其中um[1』為接收譯碼矩陣1![1』的第m列，Vm [1』為預(yù)編碼矩陣的第m列。
【文檔編號(hào)】H04B7/04GK106060950SQ201610357552
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】李兆玉, 葉宗剛, 趙迎芝, 劉遠(yuǎn)航, 黃祥
【申請(qǐng)人】重慶郵電大學(xué)