專利名稱：一種基于mrc-zf 接收矢量估計的協(xié)調(diào)波束賦形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信系統(tǒng)中協(xié)作多點傳輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于對接收波束賦形矢量進行估計的協(xié)調(diào)波束賦形方法。
背景技術(shù)：
協(xié)作多點傳輸中的聯(lián)合處理技術(shù)需要在參與協(xié)作的節(jié)點間共享數(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，但對回程鏈路(Backhaul)的吞吐量和時延有很高的要求，并且 對符號同步有嚴格的要求，同時難以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡架構(gòu)和標準下實現(xiàn)，因此實現(xiàn)較為困難。而協(xié)調(diào)波束賦形是協(xié)作多點傳輸技術(shù)的一個重要分支，在Backhaul開銷和系統(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)絡架構(gòu)下實現(xiàn)。當系統(tǒng)中的用戶數(shù)足夠多時，通過這種干擾協(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, ΜΙΜΟ)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)射機無視對其他用戶的干擾，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)時有不錯的性能，但在SNR較大、干擾嚴重時性能惡化。在利他方案中，基站發(fā)射機最小化對其他用戶的干擾。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，能夠得到很好的性能。然而，此方案在中低信噪比時效率較低。利己-利他折中方案，將最大化自身效用函數(shù)和最小化對其他用戶的干擾進行折中，使系統(tǒng)性能達到最優(yōu)。有文獻已經(jīng)證明，若以最大化信干噪比(Signal-to-1nterference-and-Noise Ratio, SINR)為準則，設計出的發(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)為準則，從目標函數(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，但是反饋開銷和信息共享的開銷也比不考慮接收矢量方案的開銷大很多。傳統(tǒng)的基于SLNR準則的發(fā)送波束賦形矢量設計方案，可以在各基站處分布式實現(xiàn)，但是由于這種設計方法沒有考慮接收矢量對性能的影響，導致系統(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，這又會導致X2接口開銷較大，實現(xiàn)起來相對困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于MRC-ZF接收矢量估計的協(xié)調(diào)波束賦形方法。為達到上述目的，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)信息和上一時刻的發(fā)送波束賦形矢量，用最大比合并的方式估計服務用戶的接收波束賦形矢量，得到最大比合并接收波束賦形矢量估計值，然后在協(xié)作基站間共享各自服務用戶的最大比合并接收波束賦形矢量估計值；第二步，各協(xié)作基站根據(jù)共享得到的干擾用戶的最大比合并接收波束賦形矢量估計值和信道狀態(tài)信息，再對干擾用戶的接收波束賦形矢量進行一次基于最大比合并-迫零的估計，得到最大比合并-迫零接收波束賦形矢量估計值；第三步，各協(xié)作基站利用服務用戶的最大比合并接收波束賦形矢量估計值以及干擾用戶的最大比合并-迫零接收波束賦形矢量估計值，以最大化信漏噪比為準則，計算當前時刻的發(fā)送波束賦形矢量。所述協(xié)調(diào)波束賦形方法具體包括以下步驟:考慮一個協(xié)作多點傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有M個協(xié)作基站和M個用戶，且第i個用戶為第i個基站的服務 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，用PLji表示第i個基站到第j個用戶的路徑損耗，用Hm表示第i個基站到第j個用戶的信道矩陣，假設Hm的各元素相互獨立且服從零均值單位方差的復高斯分布，第i個基站的發(fā)射功率為Pi,各用戶的接收噪聲為Hi，噪聲功率為σ2，每個基站已知其到協(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準則對上一時刻服務用戶的接收波束賦形矢量進行估計，得最大比合并
接收波束賦形矢量估計值:
權(quán)利要求
1.一種基于MRC-ZF接收矢量估計的協(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)信息和上一時刻的發(fā)送波束賦形矢量，用最大比合并的方式估計服務用戶的接收波束賦形矢量，得到最大比合并接收波束賦形矢量估計值，然后在協(xié)作基站間共享各自服務用戶的最大比合并接收波束賦形矢量估計值； 第二步，各協(xié)作基站根據(jù)共享得到的干擾用戶的最大比合并接收波束賦形矢量估計值和信道狀態(tài)信息，再對干擾用戶的接收波束賦形矢量進行一次基于最大比合并-迫零的估計，得到最大比合并-迫零接收波束賦形矢量估計值； 第三步，各協(xié)作基站利用服務用戶的最大比合并接收波束賦形矢量估計值以及干擾用戶的最大比合并-迫零接收波束賦形矢量估計值，以最大化信漏噪比為準則，計算當前時刻的發(fā)送波束賦形矢量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于MRC-ZF接收矢量估計的協(xié)調(diào)波束賦形方法，其特征在于:所述協(xié)調(diào)波束賦形方法具體包括以下步驟: 考慮一個協(xié)作多點傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有M個協(xié)作基站和M個用戶，且第i個用戶為第i個基站的服務用戶，i=l，2,..., M，基站采用協(xié)調(diào)波束賦形的方式為用戶服務，用Pb表示第i個基站到第j個用戶的路徑損耗，用Hm表示第i個基站到第j個用戶的信道矩陣，假設％的各元素相互獨立且服從零均值單位方差的復高斯分布，第i個基站的發(fā)射功率為Pi,各用戶的接收噪聲為Hi，噪聲功率為σ2，每個基站已知其到協(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準則對上一時刻服務用戶的接收波束賦形矢量進行估計，得最大比合并接收波束賦形矢量估計值:f (n_n=表示上一時刻，各基站將服務用戶的最大比合并接收波束賦形矢量估計值與協(xié)作基站共享，共享后每個基站均得到所有協(xié)作基站服務用戶的最大比合并接收波束賦形矢量估計值，i=l,2,...,M ； 第二步:各基站根據(jù)協(xié)作基站共享的最大比合并接收波束賦形矢量估計值和本基站已知的上一時刻信道狀態(tài)信息計算干擾用戶的最大比合并-迫零接收波束賦形矢量估計值，用(O表示基站i估計的第η-l時刻用戶j的最大比合并-迫零接收波束賦形矢,
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于MRC-ZF接收矢量估計的協(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)信息和上一時刻的發(fā)送波束賦形矢量，用最大比合并的方式估計服務用戶的接收波束賦形矢量；各協(xié)作基站根據(jù)干擾用戶的接收波束賦形矢量估計值和信道狀態(tài)信息，再對干擾用戶的接收波束賦形矢量進行一次基于最大比合并-迫零的估計；各協(xié)作基站利用服務用戶的接收波束賦形矢量估計值以及干擾用戶的最大比合并-迫零接收波束賦形矢量，以最大化信漏噪比為準則，計算當前時刻的發(fā)送波束賦形矢量，本發(fā)明相比傳統(tǒng)的基于最大化SLNR準則的協(xié)調(diào)波束賦形方案在性能上有顯著提升，而系統(tǒng)開銷較小，并可以在各協(xié)作基站處分布式實現(xiàn)。
文檔編號H04B7/08GK103236879SQ20131013951
公開日2013年8月7日 申請日期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, 張國梅, 高貞貞, 朱世華 申請人:西安交通大學