基于mimo系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于MIMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法。首先遍歷系統(tǒng)中所有的變換矩陣，對變換矩陣進(jìn)行特征值分解，根據(jù)最大自由度準(zhǔn)則選出一半的特征向量作為一個發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣，求得其他發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣，計算系統(tǒng)的總干擾泄漏，選出使系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼組所對應(yīng)的變換矩陣為需要選擇的最優(yōu)變換矩陣，選出的最優(yōu)變換矩陣做特征值分解，根據(jù)協(xié)作干擾對齊算法求出發(fā)射機所有的預(yù)編碼矩陣，最后求出接收端干擾抑制矩陣。本發(fā)明選擇算法的和速率性能優(yōu)于現(xiàn)有的經(jīng)典干擾對齊算法和協(xié)作干擾對齊算法，在統(tǒng)計信道狀態(tài)信息下有更強的適應(yīng)性。
【專利說明】基于MIMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，特別涉及一種基于MIMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]在下一代無線通信系統(tǒng)中，小區(qū)間干擾被視為制約系統(tǒng)性能提升的關(guān)鍵因素之一。由于系統(tǒng)采用了同頻組網(wǎng)的方式，使得小區(qū)邊緣的用戶遭受到來自非服務(wù)小區(qū)基站發(fā)送的同頻干擾，嚴(yán)重地制約了邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量和吞吐量，降低了多輸入多輸出(MMO)技術(shù)帶來的高頻譜利用率。因此，多小區(qū)MMO系統(tǒng)中的干擾抑制技術(shù)成為現(xiàn)代無線通信領(lǐng)域中的一個研究熱點。
[0003]現(xiàn)有的干擾處理技術(shù)，如頻分復(fù)用(FDMA)，時分復(fù)用(TDMA)，和碼分復(fù)用(CDMA)主要是通過信號的正交化來消除干擾信號對期望信號的影響。其實，當(dāng)多用戶共享頻譜資源時，這種處理方法只能做到將頻譜資源在K個用戶之間進(jìn)行分配。例如，當(dāng)相互影響的用戶數(shù)為K時，每個用戶所能獲得的頻譜資源為單個用戶時的K分之一。因此，當(dāng)用戶數(shù)量很大時，每個用戶所能獲得的頻譜資源仍然非常有限。
[0004]協(xié)作多小區(qū)傳輸技術(shù)也叫網(wǎng)絡(luò)MMO(network ΜΜ0)，在3GPP LTE-A中也叫協(xié)作多點傳輸(CoMP)技術(shù)，能夠把干擾信道轉(zhuǎn)換成MMO廣播信道，可以有效地消除小區(qū)間干擾。最優(yōu)的臟紙編碼(DPC)和次優(yōu)的線性預(yù)編碼用于消除小區(qū)間干擾已經(jīng)得到了廣泛的研究，但是DPC計算復(fù)雜度較高，在實際系統(tǒng)中很難應(yīng)用；線性預(yù)編碼通常需要基站發(fā)射天線數(shù)與服務(wù)用戶總的接收天線數(shù)滿足一定的關(guān)系。一種基于最大化信漏噪比(SLNR)的預(yù)編碼設(shè)計方案，由于不需要考慮發(fā)射天線與接收天線數(shù)的關(guān)系，且預(yù)編碼的設(shè)計考慮了噪聲的影響，因此該方案性能上要優(yōu)于迫零波束形成。以上這些方案都可以顯著地提升系統(tǒng)的性能，但是這些方案通常需要基站已知完全信道狀態(tài)信息(Full-CSI)，并假設(shè)基站間通過理想的回程鏈路進(jìn)行信息交互。但是在實際系統(tǒng)中很難獲取完全信道狀態(tài)信息，而且對于容量有限的回程鏈路，基站間大量的信息交互無疑會增加其負(fù)載。
[0005]干擾對齊技術(shù)作為CoMP技術(shù)中的一個關(guān)鍵技術(shù)之一，自提出以來受到廣泛關(guān)注，干擾對齊的思想是把接收信號空間劃分為期望信號空間和干擾信號空間兩部分。在發(fā)射機設(shè)計預(yù)編碼矩陣，將接收機中的所有干擾壓縮到維度較低的干擾子空間，獨立于干擾子空間的剩余子空間用來傳輸期望信號，從而獲得最大自由度。現(xiàn)在有的理論已經(jīng)證明通過干擾對齊，在K個用戶的無線通信信道中，每個用戶最多能獲得相當(dāng)于只有一個用戶時總頻譜資源的1/2，K個用戶能夠獲得的頻譜資源為只有一個用戶時的K/2倍。因此，干擾對齊能夠極大提高系統(tǒng)的頻譜 利用率。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于MIMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法，能夠提升系統(tǒng)的和速率性能。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種基于MMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法，其包括:
[0008]步驟1，遍歷系統(tǒng)中所有的變換矩陣；
[0009]步驟2，對變換矩陣進(jìn)行特征值分解，根據(jù)最大自由度準(zhǔn)則選出一半的特征向量作為一個發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣；
[0010]步驟3，求得其他發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣；
[0011]步驟4，計算系統(tǒng)的總干擾泄漏；
[0012]步驟5，選出使系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼組所對應(yīng)的變換矩陣為需要選擇的最優(yōu)變換矩陣；
[0013]步驟6，選出的最優(yōu)變換矩陣做特征值分解，求出所有發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣，用于干擾對齊；求出接收端干擾抑制矩陣，用于抑制干擾。
[0014]進(jìn)一步地，所述所有發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣是根據(jù)協(xié)作干擾對齊算法來計算的。
[0015]本發(fā)明提出了一種基于MMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法，本發(fā)明的和速率性能優(yōu)于現(xiàn)有的經(jīng)典干擾對齊算法、基于特征子信道算法和協(xié)作干擾對齊算法，在統(tǒng)計信道狀態(tài)信息下有更強的適應(yīng)性。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0016]圖1是本發(fā)明的選`擇算法的流程框圖。
[0017]圖2是本發(fā)明在基站和用戶均配置M根天線的三蜂窩MU-MMO干擾對齊通信示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明在仿真環(huán)境:小區(qū)數(shù)和用戶數(shù)K=3，基站和用戶均配置Μ=4根天線，仿真比較所發(fā)明選擇算法與其他幾種干擾對齊算法的和速率性能的比較曲線圖。
[0019]圖4是本發(fā)明在仿真環(huán)境:小區(qū)數(shù)和用戶數(shù)Κ=3，基站和用戶均配置Μ=4根天線，仿真比較所發(fā)明選擇算法與其他幾種干擾對齊算法在統(tǒng)計信道狀態(tài)信息下的和速率性能的比較曲線圖。
【【具體實施方式】】
[0020]下面是對本發(fā)明基于MMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法進(jìn)行具體說明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明基于MIMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法的一種實施例方式包括:
[0022]步驟IS:遍歷系統(tǒng)中所有的變換矩陣；
[0023]步驟2S:對變換矩陣進(jìn)行特征值分解，根據(jù)最大自由度準(zhǔn)則選出一半的特征向量作為一個發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣；
[0024]步驟3S:求得其他發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣；
[0025]步驟4S:計算系統(tǒng)的總干擾泄漏；
[0026]步驟5S:選出使系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼組所對應(yīng)的變換矩陣為需要選擇的最優(yōu)變換矩陣；[0027]步驟6S:選出的最優(yōu)變換矩陣做特征值分解，求出所有發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣，用于干擾對齊；求出接收端干擾抑制矩陣，用于抑制干擾。
[0028]如圖2所示，本發(fā)明的實施例公開了三蜂窩MU-MMO干擾對齊通信系統(tǒng)中，該策略的具體步驟如下:
[0029]步驟1:遍歷系統(tǒng)中所有的變換矩陣Ei (i=l，2，3)，其中，
【權(quán)利要求】
1.一種基于MIMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法，其特征在于，包括: 步驟1，遍歷系統(tǒng)中所有的變換矩陣； 步驟2，對變換矩陣進(jìn)行特征值分解，根據(jù)最大自由度準(zhǔn)則選出一半的特征向量作為一個發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣； 步驟3，求得其他發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣； 步驟4，計算系統(tǒng)的總干擾泄漏； 步驟5，選出使系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼組所對應(yīng)的變換矩陣為需要選擇的最優(yōu)變換矩陣； 步驟6，選出的最優(yōu)變換矩陣做特征值分解，求出所有發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣，用于干擾對齊；求出接收端干擾抑制矩陣，用于抑制干擾。
2.如權(quán)利要求1所述的基于MIMO系統(tǒng)總干擾泄漏最小的預(yù)編碼矩陣組的選擇算法，其特征在于:所述所有發(fā)射機的預(yù)編碼矩陣是根據(jù)協(xié)作干擾對齊算法來計算的。
【文檔編號】H04B7/04GK103607260SQ201310578706
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】趙睿, 袁繼昌, 彭盛亮 申請人:華僑大學(xué)