專利名稱：一種協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法。
背景技術(shù)：
:協(xié)作多點(diǎn)系統(tǒng)中的聯(lián)合傳輸技術(shù)通過協(xié)作簇內(nèi)的小區(qū)協(xié)作服務(wù)，從而使多個(gè)基站能夠同時(shí)向用戶傳輸數(shù)據(jù)，將小區(qū)間干擾轉(zhuǎn)化為有用信號，可顯著提高服務(wù)用戶的接收性能，進(jìn)而提升小區(qū)邊緣的頻譜效率。然而，當(dāng)協(xié)作簇內(nèi)存在多個(gè)服務(wù)用戶時(shí)，顯著的用戶間干擾會造成聯(lián)合傳輸系統(tǒng)性能的嚴(yán)重?fù)p失；此外，當(dāng)每個(gè)用戶配置多根接收天線并同時(shí)接收多個(gè)數(shù)據(jù)流時(shí)，數(shù)據(jù)流之間也會產(chǎn)生干擾。為抑制系統(tǒng)干擾，需要采用相應(yīng)的預(yù)編碼方案。當(dāng)所有服務(wù)用戶的信道狀態(tài)信息(channel state information,CSI)在協(xié)作簇內(nèi)共享時(shí)，可使用全局預(yù)編碼方法，將不同基站到單個(gè)用戶的信道矩陣整合起來，進(jìn)行總體的預(yù)編碼，該方法具有較好的系統(tǒng)性能；但是，其計(jì)算復(fù)雜度較高，并且往往需要一個(gè)中心處理單元來對用戶的不同信道信息進(jìn)行處理，具體實(shí)現(xiàn)較為困難。相對地，在本地預(yù)編碼方法中，每個(gè)基站獲得其本身與不同用戶之間的信道信息，或者在基站間附加一定的共享CSI信息，基站利用這些信息進(jìn)行預(yù)編碼；該方法避免了集中式的處理方式，降低了計(jì)算復(fù)雜度和技術(shù)實(shí)施的難度，但是，本地預(yù)編碼方法的性能可能會受可利用的空間資源受限的影響(例如傳統(tǒng)的規(guī)范的塊對角化(regular block diagonalization, RBD)預(yù)編碼和基于信漏噪比(signal-to-leakage-plus-noise ratio, SLNR)最大化的預(yù)編碼會受到系統(tǒng)天線配置或空間資源利用不充分的限制)，從而出現(xiàn)預(yù)編碼性能的降低。綜上所述，針對協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一種合理的抑制用戶間和單用戶不同數(shù)據(jù)流間干擾的預(yù)編碼方法是有必要的
發(fā)明內(nèi)容
:針對以上問題，本發(fā)明提出一種協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，可以抑制用戶間和單用戶不同數(shù)據(jù)流間干擾，并轉(zhuǎn)化為有用信號，可以改善用戶的誤碼率性能并提升系統(tǒng)的傳輸速率。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):—種協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，包括以下步驟:I)通過干擾對齊處理，將各用戶所受的用戶間干擾重疊放置在接收空間的正交空間內(nèi)，并使用交替最小化方法在基站端迭代優(yōu)化各用戶的第一步預(yù)編碼矩陣和接收矩陣，使用戶能夠接收無干擾的有用信號；2)在用戶間干擾抑制的基礎(chǔ)上，各基站得到針對不同用戶的等效信道矩陣，設(shè)置相位旋轉(zhuǎn)因子，將各用戶所受到的數(shù)據(jù)流間干擾轉(zhuǎn)化為有用信號，有效利用基站發(fā)射功率提聞系統(tǒng)性能。所述的干擾對齊處理中，干擾對齊處理的目標(biāo)表示為:
權(quán)利要求
1.一種協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)通過干擾對齊處理，將各用戶所受的用戶間干擾重疊放置在接收空間的正交空間內(nèi)，并使用交替最小化方法在基站端迭代優(yōu)化各用戶的第一步預(yù)編碼矩陣和接收矩陣，使用戶能夠接收無干擾的有用信號； 2)在用戶間干擾抑制的基礎(chǔ)上，各基站得到針對不同用戶的等效信道矩陣，設(shè)置相位旋轉(zhuǎn)因子，將各用戶所受到的數(shù)據(jù)流間干擾轉(zhuǎn)化為有用信號，有效利用基站發(fā)射功率提高系統(tǒng)性能。
2.如權(quán)利要求1所述的協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，其特征在于，所述的干擾對齊處理中，干擾對齊處理的目標(biāo)表示為:
3.如權(quán)利要求1所述的協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，其特征在于，采用交替最小化方法得到干擾對齊處理的目標(biāo)的次優(yōu)解，建立以下優(yōu)化目標(biāo):
4.如權(quán)利要求1所述的協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，其特征在于，所述的步驟I)的執(zhí)行過程如下: (a)首先根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)初始化各接收矩陣0,VA Φ,表示第k個(gè)用戶的接收矩陣； (b)在每個(gè)基站逐一優(yōu)化各用戶的第一步預(yù)編碼矩陣Wg，V6，1:將優(yōu)化目標(biāo)改寫為:
5.如權(quán)利要求4所述的協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，其特征在于，在步驟(C)中求解接收矩陣時(shí)，第i個(gè)基站可以預(yù)先計(jì)算出
6.如權(quán)利要求4所述的協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，其特征在于，在優(yōu)化各用戶的第一步預(yù)編碼矩陣和接收矩陣后，步驟2)的執(zhí)行過程如下: (a)基于第k個(gè)用戶的第一步預(yù)編碼矩陣Wli，有用信道矩陣Hlu和接收矩陣Φ,，生成第i個(gè)基站到第k個(gè)用戶的等效信道矩陣Dlu: Dm表示第i個(gè)基站到第k個(gè)用戶的等效信道矩陣； (b)根據(jù)等效信道矩陣Dlu和信號向量Sk的相關(guān)信息，在基站端計(jì)算每個(gè)用戶的各個(gè)數(shù)據(jù)流的相位旋轉(zhuǎn)因子￠{=，^kJ ;為降低相位旋轉(zhuǎn)處理帶來的復(fù)雜度，需要根據(jù)實(shí)際信道情況確定相位旋轉(zhuǎn)因子的取值；定義等效信道矩陣Dlu中元素的比例因子
7.如權(quán)利要求6所述的協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，其特征在于，經(jīng)過兩步的預(yù)編碼處理，第k個(gè)用戶所接收到的信號向量rk表示為:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種協(xié)作多點(diǎn)聯(lián)合傳輸系統(tǒng)在多用戶場景下的兩步預(yù)編碼方法，首先通過干擾對齊處理，在單個(gè)基站端建立基于最小化每個(gè)用戶到其他各用戶的干擾泄漏的優(yōu)化目標(biāo)，并采用交替最小化方法，分別得到針對每個(gè)用戶的第一步預(yù)編碼矩陣和接收矩陣；其次，將第一步得到的針對每個(gè)用戶的接收矩陣、第一步預(yù)編碼矩陣和有用的信道矩陣結(jié)合為等效信道矩陣，并在此基礎(chǔ)上設(shè)置相應(yīng)的相位旋轉(zhuǎn)矩陣，將每個(gè)用戶不同天線之間的干擾轉(zhuǎn)化為有用信號，有效利用各基站到該用戶的發(fā)射功率，并得到第二步預(yù)編碼矩陣和最終的預(yù)編碼矩陣。本發(fā)明的誤碼率下降比較明顯，加快了誤碼率曲線的下降趨勢，并且系統(tǒng)平均速率也有明顯提高。
文檔編號H04L1/00GK103209051SQ20131007456
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者任品毅, 徐大同, 張國梅, 孫黎 申請人:西安交通大學(xué)