一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法
【專利摘要】一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法，混合蜂窩系統(tǒng)包括宏用戶、微微蜂窩用戶、宏基站和微微蜂窩基站。微微蜂窩基站根據信道狀態(tài)信息以及用戶的發(fā)射功率、位置信息確定干擾模型，利用基站側協(xié)作，實現(xiàn)宏用戶數據和微微蜂窩用戶數據的共存?zhèn)鬏?，本發(fā)明考慮了干擾的強度對干擾模型以及與模型適應的信號處理方法的影響，根據受到干擾影響的數據速率與忽略干擾的理想速率的比值選擇干擾模型，當干擾強度較低時對其予以忽略，簡化了系統(tǒng)設計，并且通信資源得到合理利用，系統(tǒng)性能得到提升。
【專利說明】一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法

【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及通信領域，具體涉及一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法。

【背景技術】
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[0002]隨著通信技術的快速發(fā)展，現(xiàn)有的蜂窩系統(tǒng)面臨巨大的挑戰(zhàn)?；旌戏涓C通過在原有蜂窩系統(tǒng)中部署一些低功率、覆蓋范圍小的基站，可以提高用戶的信息傳輸速率，滿足用戶不斷提高的業(yè)務需求。并且，將這些小基站部署在用戶密集區(qū)域，能夠使系統(tǒng)容量得到提升。因此，混合蜂窩網絡被認為是無線通信技術的發(fā)展方向，受到3GPP的廣泛關注，并被納入LTE-A的相關標準。由于頻譜資源稀缺以及頻譜價格的昂貴，為小蜂窩開辟新的頻段并不現(xiàn)實。因此，當多種類型的蜂窩，如宏蜂窩(Macrocell)、微微蜂窩(Picocell)和毫微微蜂窩(Femtocell)使用相同的頻譜時，彼此之間的干擾成為制約通信性能的重要因素。
[0003]針對蜂窩系統(tǒng)間的干擾問題,可以采用軟頻率復用(Soft frequency reuse, SFR)技術，對小區(qū)中心和邊緣用戶規(guī)劃不同的頻譜，并通過合理的資源和功率分配，實現(xiàn)蜂窩間干擾的抑制。文獻 J.Huang, H.Zhang, et al., “Grouping based inter-cellinterference coordinat1n in LTE-A dense small-cell networks,，，in IEEESymposium on Microwave, Antenna, Propagat1n and EMC Technol.for WirelessCommun.(MAPE)，pp.78-83，2013 (LTE-A密集小蜂窩網絡中基于分組的小區(qū)間干擾協(xié)調)提出一種基于小蜂窩分組的干擾管理方法，根據小蜂窩間的干擾強度，將其分成不同的協(xié)作組，通過組內多點協(xié)作，以及組間動態(tài)功率控制和頻段調度，實現(xiàn)干擾的有效消除。此夕卜，針對混合蜂窩系統(tǒng)中的干擾，3GPP提出了增強小區(qū)間干擾協(xié)調(Enhanced inter-cellinterference coordinat1n, eICIC)技術，通過在時域引入幾乎空白子巾貞(Almost blanksubframe, ABS)實現(xiàn)時域協(xié)調，降低干擾。由于通信過程是對多種通信資源的綜合利用，干擾問題也可以通過引入新的維度的通信資源加以解決，空域便是其中一個重要方面?？沼蛸Y源的利用得益于多輸入多輸出(Mult1-1nput mult1-output, ΜΙΜΟ)技術的使用，通過設計空間信號處理算法，使相互干擾的信號通過彼此正交的子空間進行傳輸，從而實現(xiàn)干擾規(guī)避。MMO已經成為許多新近的通信標準(如LTE和LTE-A)中的關鍵技術。干擾對齊(Interference alignment, IA)作為管控干擾的另一種有效手段，自出現(xiàn)以來受到了廣泛關注，其與MIMO相結合更成為研究的熱點。IA通過將干擾(可能來自多個干擾源)限制在與期望信號空間正交的子空間中，實現(xiàn)干擾信號與期望信號的分離。Ζ.Li, J.Li, etal., “Interference alignment based spectrum sharing and user scheduling forcognitive rad1 MIMO system,，，Journal on Commun., vol.35, n0.1, pp.167-172, 2014(基于干擾對齊的認知MMO系統(tǒng)頻譜共享和用戶調度)在兩對通信實體共存的場景中設計干擾對齊算法，綜合發(fā)射預編碼和接收濾波，實現(xiàn)多路數據的并發(fā)傳輸。
[0004]然而，IA的可行性受到收發(fā)信機的天線配置、用戶個數等因素的影響，在一些場景中僅使用IA已無法滿足多用戶共存?zhèn)鬏數男枨?。因此，一部分研究通過利用發(fā)送端或接收端的協(xié)作，將IA與干擾消除(Interference cancellat1n, IC)相結合,設計了基于IAC 的多用戶并發(fā)傳輸機制。其中，L.E.Li, R.Alimi, etal.，“Ageneral algorithm forinterference alignment and cancellat1n in wireless networks,，，in IEEE Int.Conf.Computer Commun.(INFOCOM), pp.1-9，2010 (無線網絡中一種干擾對齊與消除的通用算法)針對多跳網狀網絡設計IAC算法，通過引入協(xié)作節(jié)點，實現(xiàn)多個數據包的并發(fā)傳輸。X.Qu, C.G.Kang, “OnfeasibiIity of interference alignment and cancellat1nfor Gaussian interference multiple access channel, ”inIEEEInt.Conf.0n Commun.(ICC), pp.2467-2471，2012 (高斯干擾多址接入信道中干擾對齊與消除的可行性研究)在高斯干擾多址接入信道(Multiple access channel, MAC)中研究IAC算法的可行性,給出了每個用戶的自由度上限。


【發(fā)明內容】

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[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種技術方案:一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法，混合蜂窩系統(tǒng)包括宏用戶、微微蜂窩用戶、宏基站和微微蜂窩基站；微微蜂窩基站根據信道狀態(tài)信息以及用戶的發(fā)射功率、位置信息確定干擾模型，利用基站側協(xié)作，實現(xiàn)宏用戶數據和微微蜂窩用戶數據的共存?zhèn)鬏?，基于干擾適變選擇的上行傳輸方法包括以下步驟:
[0006](I)宏用戶獲取信道信息，微微蜂窩用戶獲取信道信息、η: mm，宏基站獲取信道信息IC，微微蜂窩基站獲取全部信道信息，包括H:、H:、Ηξ和iff ;
[0007](2)宏用戶和微微蜂窩用戶分別向宏基站和微微蜂窩基站上報發(fā)射功率、位置信息，宏基站將所獲信息共享給微微蜂窩基站，所述微微蜂窩基站設定干擾適變選擇門限n th，然后對H；:和Hf進行奇異值分解，

【權利要求】
1.一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法，混合蜂窩系統(tǒng)包括宏用戶、微微蜂窩用戶、宏基站和微微蜂窩基站；微微蜂窩基站根據信道狀態(tài)信息以及用戶的發(fā)射功率、位置信息確定干擾模型，利用基站側協(xié)作，實現(xiàn)宏用戶數據和微微蜂窩用戶數據的共存?zhèn)鬏敚涮卣髟谟?所述基于干擾適變選擇的上行傳輸方法包括以下步驟: (1)宏用戶獲取信道信息，微微蜂窩用戶獲取信道信息/^、Η和宏基站獲取信道信息微微蜂窩基站獲取全部信道信息，包括if?、if；, 和Mf;其中和分別表示宏用戶與宏基站以及所述微微蜂窩基站間的信道矩陣，和.;分別表示所述微微蜂窩用戶與宏基站以及微微蜂窩基站間的信道矩陣； (2)宏用戶和微微蜂窩用戶分別向宏基站和微微蜂窩基站上報發(fā)射功率、位置信息，宏基站將所獲信息共享給微微蜂窩基站，所述微微蜂窩基站設定干擾適變選擇門限n th，然后對『和Hf進行奇異值分解，
根據宏用戶和微微蜂窩用戶的發(fā)射功率、位置信息，以及信道狀態(tài)信息計算帶寬歸一化數據速率和屬H,
(3)微微蜂窩基站將適變因子η與ηth作比較，如果η > η th，則微微蜂窩用戶對宏蜂窩基站造成的干擾可以忽略，選擇非對稱干擾模型，如果Π ( nth，則所有干擾均不能忽略，選擇對稱干擾模型，然后微微蜂窩基站將該信息通報給所述微微蜂窩用戶以及所述宏基站，宏基站與微微蜂窩基站分別向宏用戶和微微蜂窩用戶發(fā)送開始傳輸信令，通知其開始數據傳輸； (4)宏用戶對I；1進行奇異值分解，微微蜂窩用戶對和Wf進行奇異值分解，宏基站對進行奇異值分解，宏用戶構造預編碼矩陣Ptl,選取羼=K，微微蜂窩用戶根據干


擾模型構造相應的預編碼向量P1，對稱干擾模型下
非對稱干擾模型下 Λ 宏用戶和微微蜂窩用戶的數據Xtl= [Χοι Xo2]T和X1分別經過P。和P1的預處理，然后發(fā)送； (5)宏基站與微微蜂窩基站根據干擾模型選擇對應的處理過程，分為對稱干擾模型與非對稱干擾模型； 針對對稱干擾模型，宏基站選取作為接收濾波矩陣，得到的估計信號如下:
針對非對稱干擾模型，宏基站仍選取《4"作為接收濾波矩陣，得到的估計信號如下:
解出數據Xtll和Xo2并將該信息共享給所述微微蜂窩基站，微微蜂窩基站從接收到的混合信號中消去&和Xtl2，然后選取< 作為接收濾波向量，得到估計信號如下: 從而無干擾的解出Xl。
2.根據權利要求1所述的一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法，其特征在于:步驟(2)中α表示路損因子，C為噪聲功率，Pn^P Pp分別表示宏用戶和微微蜂窩用戶的發(fā)射功率，Pmu和Ppu分別表示宏用戶以及微微蜂窩用戶與宏基站間距離，Rtll和Rtl2表示考慮干擾影響的數據速率，屬?和屬?表示忽略干擾影響的理想數據速率；由Rcu、!^、 和屬B計算適變因子η:
3.根據權利要求1所述的一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法，其特征在于:步驟(3)中微微蜂窩基站根據適變因子η與適變門限Hth的比較結果確定干擾模型，進而確定所述微微蜂窩用戶的發(fā)送方式以及接收端信號處理方式。
4.根據權利要求1所述的一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法，其特征在于:步驟(5)中，n為加性高斯白噪聲，對稱干擾模型中，宏基站解出宏用戶的數據Xtll,并將該信息共享給微微蜂窩基站，微微蜂窩基站從接收到的混合信號中消去Xcu，然后
計算等價向量
分別計算為接收數據Xc12和X1所需的濾波向量 f02和，其中
得到的估計信號如下:
5.根據權利要求4所述的一種混合蜂窩系統(tǒng)中基于干擾適變選擇的上行傳輸方法，其特征在于:rm和rPU分別表示所述宏用戶以及微微蜂窩用戶與微微蜂基站間的距離，微微蜂窩基站解出數據Xtl2和X1,并將Xci2反饋給宏基站。
【文檔編號】H04W16/14GK104168574SQ201410404842
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權日:2014年8月15日
【發(fā)明者】李釗, 申彪, 劉勤, 趙林靖, 李建東, 黃鵬宇 申請人:西安電子科技大學