專利名稱：一種基于最大比合并接收矢量估計(jì)的協(xié)調(diào)波束賦形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信系統(tǒng)中協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于對(duì)接收波束賦形矢量進(jìn)行估計(jì)的協(xié)調(diào)波束賦形方法。
背景技術(shù)：
協(xié)作多點(diǎn)傳輸中的聯(lián)合處理技術(shù)需要在參與協(xié)作的節(jié)點(diǎn)間共享數(shù)據(jù)和信道狀態(tài)信息，雖然可以最大的提升系統(tǒng)性能，但對(duì)回程鏈路(Backhaul)的吞吐量和時(shí)延有很高的要求，并且對(duì)符號(hào)同步有嚴(yán)格的要求，同時(shí)難以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)現(xiàn)較為困難。而協(xié)調(diào)波束賦形是協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)的一個(gè)重要分支，在Backhaul開(kāi)銷和系統(tǒng)性能之間提供了一種折中方案，與聯(lián)合處理相比，協(xié)調(diào)波束賦形僅需在基站共享信道狀態(tài)信息，即可通過(guò)收發(fā)波束優(yōu)化、功率控制、用戶調(diào)度等方法協(xié)調(diào)和抑制小區(qū)間的干擾，因此較容易在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)中的用戶數(shù)足夠多時(shí)，通過(guò)這種干擾協(xié)調(diào)方式已經(jīng)可以顯著的改善系統(tǒng)性能?，F(xiàn)有的用于多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MIM0)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)波束賦形方案主要分為利己方案、利他方案和利己-利他折中方案。在利己方案中，基站發(fā)射機(jī)無(wú)視對(duì)其他用戶的干擾，最大化自身的效用函數(shù)。該方案在信噪比(Signal-to-NoiseRatio, SNR)較小、噪聲占優(yōu)時(shí)有不錯(cuò)的性能，但在SNR較大、干擾嚴(yán)重時(shí)性能惡化。在利他方案中，基站發(fā)射機(jī)最小化對(duì)其他用戶的干擾。該方案能夠有效的抑制用戶間干擾，特別是在SNR較大，即干擾占優(yōu)時(shí)，能夠得到很好的性能。然而，此方案在中低信噪比時(shí)效率較低。利己-利他折中方案，將最大化自身效用函數(shù)和最小化對(duì)其他用戶的干擾進(jìn)行折中，使系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)。有 文獻(xiàn)已經(jīng)證明，若以最大化信干噪比(Signal-to-1nterference-and-Noise Ratio, SINR)為準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)出的發(fā)送波束賦形矢量是利己和利他兩種方案的線性組合。若以最大化信漏噪比(Signal-to-Leakage-and-Noise Ratio, SLNR)為準(zhǔn)則，從目標(biāo)函數(shù)就可以看出這也是需要在利己和利他之間作以折中的。以上這些方案又可以分為考慮接收矢量的協(xié)調(diào)波束賦形方案和不考慮接收矢量的協(xié)調(diào)波束賦形方案兩種，而考慮接收矢量的方案在性能上較不考慮接收矢量的方案有明顯提升，但是反饋開(kāi)銷和信息共享的開(kāi)銷也比不考慮接收矢量方案的開(kāi)銷大很多。傳統(tǒng)的基于SLNR準(zhǔn)則的發(fā)送波束賦形矢量設(shè)計(jì)方案，可以在各基站處分布式實(shí)現(xiàn)，但是由于這種設(shè)計(jì)方法沒(méi)有考慮接收矢量對(duì)性能的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)性能較差。若考慮各基站的接收矢量，則需各協(xié)作基站共享全部的信道狀態(tài)信息，這又會(huì)導(dǎo)致X2接口開(kāi)銷較大，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于最大比合并接收矢量估計(jì)的協(xié)調(diào)波束賦形方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。該協(xié)調(diào)波束賦形方法，包括以下步驟:
第一步，各協(xié)作基站根據(jù)已知的信道狀態(tài)信息和上一時(shí)刻的發(fā)送波束賦形矢量，用最大比合并的方式估計(jì)服務(wù)用戶的接收波束賦形矢量，然后在協(xié)作基站間共享各自服務(wù)用戶的接收波束賦形矢量估計(jì)值；第二步，各協(xié)作基站利用共享得到的接收波束賦形矢量估計(jì)值，以最大化信漏噪比為準(zhǔn)則，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的發(fā)送波束賦形矢量。所述協(xié)調(diào)波束賦形方法的具體步驟如下:考慮一個(gè)協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有M個(gè)協(xié)作基站和M個(gè)用戶，且第i個(gè)用戶為第i個(gè)基站的服務(wù)用戶，i=l，2，...，M，基站采用協(xié)調(diào)波束賦形的方式為用戶服務(wù)，用PLji表示第i個(gè)基站到第j個(gè)用戶的路徑損耗，用Hm表示第i個(gè)基站到第j個(gè)用戶的信道矩陣，并假設(shè)Hm的各元素相互獨(dú)立且服從零均值單位方差的復(fù)高斯分布，第i個(gè)基站的發(fā)射功率為Pi,各用戶的接收噪聲為rv噪聲功率為0 2，每個(gè)基站已知其到協(xié)作集合內(nèi)所有用戶的信道矩陣；第一步:在發(fā)射端，基站首先根據(jù)上一時(shí)刻的信道狀態(tài)信息和發(fā)送波束賦形矢量基于最大比合并的準(zhǔn)則計(jì)算上一時(shí)刻服務(wù)用戶的接收波束賦形矢量估計(jì)值:
權(quán)利要求
1.一種基于最大比合并接收矢量估計(jì)的協(xié)調(diào)波束賦形方法，其特征在于:該協(xié)調(diào)波束賦形方法，包括以下步驟: 第一步，各協(xié)作基站根據(jù)已知的信道狀態(tài)信息和上一時(shí)刻的發(fā)送波束賦形矢量，用最大比合并的方式估計(jì)服務(wù)用戶的接收波束賦形矢量，然后在協(xié)作基站間共享各自服務(wù)用戶的接收波束賦形矢量估計(jì)值； 第二步，各協(xié)作基站利用共享得到的接收波束賦形矢量估計(jì)值，以最大化信漏噪比為準(zhǔn)則，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的發(fā)送波束賦形矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于最大比合并接收矢量估計(jì)的協(xié)調(diào)波束賦形方法，其特征在于:所述協(xié)調(diào)波束賦形方法的具體步驟如下: 考慮一個(gè)協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有M個(gè)協(xié)作基站和M個(gè)用戶，且第i個(gè)用戶為第i個(gè)基站的服務(wù)用戶，i=l，2，...，M，基站采用協(xié)調(diào)波束賦形的方式為用戶服務(wù)，用Pb表示第i個(gè)基站到第j個(gè)用戶的路徑損耗，用Hm表示第i個(gè)基站到第j個(gè)用戶的信道矩陣，并假設(shè)Hm的各元素相互獨(dú)立且服從零均值單位方差的復(fù)高斯分布，第i個(gè)基站的發(fā)射功率為Pi,各用戶的接收噪聲為Hi，噪聲功率為O2，每個(gè)基站已知其到協(xié)作集合內(nèi)所有用戶的信道矩陣； 第一步:在發(fā)射端，基站首先根據(jù)上一時(shí)刻的信道狀態(tài)信息和發(fā)送波束賦形矢量基于最大比合并的準(zhǔn)則計(jì)算上一時(shí)刻服務(wù)用戶的接收波束賦形矢量估計(jì)值:
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于最大比合并接收矢量估計(jì)的協(xié)調(diào)波束賦形方法各協(xié)作基站根據(jù)已知的信道狀態(tài)信息和上一時(shí)刻的發(fā)送波束賦形矢量，用最大比合并的方式估計(jì)服務(wù)用戶的接收波束賦形矢量，然后在協(xié)作基站間共享各自服務(wù)用戶的接收波束賦形矢量估計(jì)值；各協(xié)作基站利用共享得到的接收波束賦形矢量估計(jì)值，以最大化信漏噪比為準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)當(dāng)前時(shí)刻的發(fā)送波束賦形矢量；本發(fā)明通過(guò)各協(xié)作基站間共享少量信息，獲得對(duì)干擾用戶接收波束賦形矢量的估計(jì)值，再依據(jù)估計(jì)值基于最大化SLNR的準(zhǔn)則設(shè)計(jì)發(fā)送波束賦形矢量，相比傳統(tǒng)的基于最大化SLNR準(zhǔn)則的協(xié)調(diào)波束賦形方案在性能上有顯著提升，而且系統(tǒng)開(kāi)銷較小，并可以在各協(xié)作基站處分布式實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04B7/08GK103236878SQ201310138519
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者呂剛明, 黃瑩, 李國(guó)兵, 張國(guó)梅, 朱世華 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)