專(zhuān)利名稱(chēng)：多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，并且特別地，涉及一種多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法和裝置。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(Multi-input Multi-output，簡(jiǎn)稱(chēng)為MIM0)技術(shù)經(jīng)過(guò)近十年的發(fā) 展，其發(fā)展過(guò)程歷經(jīng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單鏈路到單小區(qū)多用戶(hù)通信。并且，隨著下一代移動(dòng)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)，MIM0技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始從實(shí)驗(yàn)室走向 實(shí)際應(yīng)用。但是MIM0技術(shù)在擴(kuò)展多小區(qū)系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，S卩，多天線(xiàn)多小區(qū)中 的鄰小區(qū)干擾(簡(jiǎn)稱(chēng)為0CI)問(wèn)題。該問(wèn)題在2000年被最早提出，并且通過(guò)一系列系統(tǒng)級(jí)的仿真和理論驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，在 一個(gè)存在同頻干擾的多小區(qū)通信環(huán)境中應(yīng)用多天線(xiàn)收發(fā)技術(shù)時(shí)，該系統(tǒng)的頻譜效率會(huì)受到 嚴(yán)重的限制，從而使該系統(tǒng)變?yōu)橐粋€(gè)干擾情況較為嚴(yán)重的干擾受限系統(tǒng)。對(duì)于多小區(qū)MIM0系統(tǒng)而言，由于該系統(tǒng)采用MIM0技術(shù)，因此單用戶(hù)MIM0和多用 戶(hù)MIM0的許多干擾抑制技術(shù)都可以擴(kuò)展以應(yīng)用于到多小區(qū)系統(tǒng)，其中，有些方法中最為常 用的就是基于單用戶(hù)MIM0和多用戶(hù)MIM0的干擾抑制技術(shù)的方法。這些方法通常可以分為 基于接收端的干擾抑制技術(shù)和基于發(fā)送端的干擾抑制技術(shù)兩大類(lèi)。其中，在實(shí)際應(yīng)用中，基于發(fā)射端的干擾抑制技術(shù)應(yīng)用比較普遍?；诎l(fā)射端的干擾抑制技術(shù)主要是在發(fā)送端利用多小區(qū)聯(lián)合預(yù)編碼來(lái)對(duì)0CI進(jìn) 行抑制，其具體的抑制策略通?；谝韵录僭O(shè)所有待發(fā)送的用戶(hù)數(shù)據(jù)和信道信息在各基 站間能夠?qū)崿F(xiàn)完全協(xié)作，即，其應(yīng)用環(huán)境為全協(xié)作的分布式基站系統(tǒng)，可以認(rèn)為是單鏈路 MIM0到多小區(qū)系統(tǒng)的一個(gè)直接推廣(等效于將發(fā)送天線(xiàn)分布到不同的基站上)?；谏鲜黾僭O(shè)，雖然基站間協(xié)作能夠獲取較高的頻譜效率，但是在實(shí)際的系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)過(guò)程中仍舊存在以下問(wèn)題(1)為了實(shí)現(xiàn)聯(lián)合預(yù)編碼，每個(gè)基站必須獲取系統(tǒng)中所有通 信用戶(hù)的實(shí)時(shí)信道信息，這在用戶(hù)數(shù)量較多以及用戶(hù)高速移動(dòng)的環(huán)境中難以實(shí)現(xiàn)；(2)線(xiàn) 性聯(lián)合預(yù)編碼對(duì)信道矩陣特征十分敏感，當(dāng)信道不滿(mǎn)秩或者信道的條件數(shù)較大時(shí)(此時(shí)信 道矩陣奇異值分布的方差較大)，系統(tǒng)性能將會(huì)明顯下降，在情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致無(wú)法使用 ZF方法；(3)來(lái)自多個(gè)基站的發(fā)送信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)通常會(huì)產(chǎn)生較大的時(shí)間偏移，聯(lián)合編 碼技術(shù)要求基站必須在發(fā)送數(shù)據(jù)之前對(duì)各用戶(hù)信道預(yù)先進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償，而對(duì)于高數(shù)據(jù)速率 傳輸或者接收機(jī)位置遠(yuǎn)離小區(qū)邊界的情形，基站獲取實(shí)時(shí)信道的定時(shí)會(huì)比較困難，已有的 研究表明，聯(lián)合編碼系統(tǒng)中的信號(hào)同步問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致聯(lián)合編碼系統(tǒng)的性能?chē)?yán)重下降，如果要 避免該問(wèn)題，需要采用更加復(fù)雜的發(fā)送端控制技術(shù)，從而增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。此外，為了能夠使每個(gè)用戶(hù)和周?chē)幕就瑫r(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，多小區(qū)聯(lián)合編碼系 統(tǒng)還面臨的一個(gè)問(wèn)題是系統(tǒng)需要較大規(guī)模的調(diào)整現(xiàn)有系統(tǒng)的鏈路設(shè)計(jì)，甚至需要改變現(xiàn) 有通信系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，小區(qū)中各基站的功率控制也是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，這些無(wú)疑將 大大加重移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的成本。
針對(duì)相關(guān)技術(shù)中在多小區(qū)MIM0環(huán)境下干擾抑制實(shí)現(xiàn)困難，實(shí)現(xiàn)成本和復(fù)雜度高， 甚至?xí)绊懢W(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有拓?fù)涞膯?wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到相關(guān)技術(shù)中在多小區(qū)MIM0環(huán)境下干擾抑制實(shí)現(xiàn)困難，實(shí)現(xiàn)成本和復(fù)雜度 高，甚至?xí)绊懢W(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有拓?fù)涞膯?wèn)題而做出本發(fā)明，為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種 多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法。根據(jù)本發(fā)明的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法包括對(duì)于多個(gè)小區(qū)中的每個(gè)用戶(hù)， 基于最大信漏噪比原則獲得該用戶(hù)的第一權(quán)值；對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的策略集合以 及該用戶(hù)的收益函數(shù)得到該用戶(hù)的博弈函數(shù)；對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)其博弈函數(shù)和多個(gè)小區(qū) 中對(duì)該用戶(hù)造成干擾的其它用戶(hù)的第一權(quán)值，配置該用戶(hù)的第一權(quán)值，其中，在對(duì)該用戶(hù)配 置的第一權(quán)值使該用戶(hù)的收益函數(shù)最大、且該收益函數(shù)滿(mǎn)足納什平衡時(shí)，將配置的第一權(quán) 值作為該用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值。其中，對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，基于最大信漏噪比原則獲得該用戶(hù)的第一權(quán)值包括
slnr i丨耿 r_根據(jù)信漏噪比的定義式嚴(yán)‘-一 + & jH w,||2以及最小均方誤差準(zhǔn)則得到wiKEV((02I+[IV..Hi_1，Hi+r..Hk]*[IV..Hi_1，Hi+r..Hk]r1Hi*Hi)；令錢(qián)二！盡…//,+ …仏]表示第i個(gè)用戶(hù)的所有干擾用戶(hù)信道矩陣的集合，得 到
STNR II耿丨丨‘SLNR. - Ar 2 1,2基于最小均方誤差準(zhǔn)則使SLNR最大化，得到W = arg max, ,/a,H、= max. EV{{N^I + H；^ H；^)
^f (TV丨of / + Hi //,) w,.其中，SLNR,表示第i個(gè)用戶(hù)的信漏噪比，氏為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣，w,為第i 個(gè)用戶(hù)的第一權(quán)值，Z2為第i個(gè)用戶(hù)的噪聲功率，Hk為該用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)和相鄰小區(qū)內(nèi)的干 擾用戶(hù)的信道矩陣，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，EV( )表示矩陣的特征向量分解。該方法可進(jìn)一步包括預(yù)先通過(guò)以下方式之一獲得第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣在時(shí) 分雙工系統(tǒng)中，通過(guò)利用信道的互易性對(duì)每個(gè)用戶(hù)的上行信道進(jìn)行估計(jì)，以等效獲取每個(gè) 用戶(hù)的信道矩陣；在頻分雙工系統(tǒng)中，通過(guò)有限反饋得到每個(gè)用戶(hù)反饋的信道信息情況，并 對(duì)每個(gè)用戶(hù)的信道信息以及該用戶(hù)的干擾用戶(hù)的信道信息進(jìn)行特征向量分解，得到該用戶(hù) 的信道矩陣。并且，每個(gè)用戶(hù)的博弈函數(shù)G的表達(dá)式為G = [N，S” {Ui( )}]，其中，N為各小區(qū)具有同頻干擾的用戶(hù)集合，且N= {1,2,…，1} ； {Ui(.)l 為第i個(gè)用戶(hù)的收益函數(shù)，Si為用戶(hù)i的策略集合，并且，Si的表達(dá)式如下 其中，印為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣、為第i個(gè)用戶(hù)的第一權(quán)值，2為第i個(gè)用戶(hù) 的噪聲功率，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，wk為干擾用戶(hù)的第一權(quán)值。根據(jù)每個(gè)用戶(hù)的博弈函數(shù)、以及多個(gè)小區(qū)中對(duì)該用戶(hù)造成干擾的用戶(hù)的第一權(quán)值 配置該用戶(hù)的第一權(quán)值包括將Si的表達(dá)式帶入用戶(hù)的收益函數(shù)，得到該用戶(hù)的收益函數(shù)與該用戶(hù)的第一權(quán)值
之間的關(guān)系如下 基于Ui飯)相對(duì)于Wi得導(dǎo)數(shù)，進(jìn)一步解得到
并由此確定屮飯)的最大值，其，
中，、為用戶(hù)的代價(jià)因子，a為陡峭因子；對(duì)Wi進(jìn)行配置，并在配置的Wi使得相應(yīng)的Ui (SD的最大值滿(mǎn)足納什平衡時(shí)，將配 置的第一權(quán)值作為該用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值。此外，對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，其收益函數(shù)滿(mǎn)足納什平衡是指|Ui+1_Ui| ≤ e，其中，Ui為第 i個(gè)用戶(hù)的收益函數(shù)，￡表示收斂精度。優(yōu)選地，上述策略集合中包括以下至少之一信漏噪比、信噪比、信干噪比。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置裝置。根據(jù)本發(fā)明 的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置裝置包括第一獲取模塊，用于對(duì)多個(gè)小區(qū)中的每個(gè)用戶(hù)，基于 最大信漏噪比原則獲得該用戶(hù)的第一權(quán)值；第二獲取模塊，用于對(duì)每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的 策略集合以及該用戶(hù)的收益函數(shù)得到該用戶(hù)的博弈函數(shù)；配置模塊，用于對(duì)每個(gè)用戶(hù)，根據(jù) 該用戶(hù)的博弈函數(shù)和多個(gè)小區(qū)中對(duì)該用戶(hù)造成干擾的其它用戶(hù)的第一權(quán)值，配置該用戶(hù)的 第一權(quán)值，其中，在對(duì)該用戶(hù)配置的第一權(quán)值使該用戶(hù)的收益函數(shù)最大、且該收益函數(shù)滿(mǎn)足 納什平衡時(shí)，將配置的第一權(quán)值作為該用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值。其中，第一獲取模塊對(duì)每個(gè)用戶(hù)獲得該用戶(hù)的第一權(quán)值的處理包括第一獲取模塊根據(jù)信漏噪比的定義式腳
,f以及最小均方
誤差準(zhǔn)則得到wiaEV((02I+[IV..Hi_1，Hi+r..Hk]*[IV..Hi_1，Hi+r..Hk]r1Hi*Hi)；令殘…巧]表示第i個(gè)用戶(hù)的所有干擾用戶(hù)信道矩陣的集合，得 到 基于最小均方誤差準(zhǔn)則使SLNR最大化，得到-匪.尋+其中，SLNR,表示第i個(gè)用戶(hù)的信漏噪比，氏為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣，w,為第i 個(gè)用戶(hù)的第一權(quán)值，2為第i個(gè)用戶(hù)的噪聲功率，Hk為該用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)和相鄰小區(qū)內(nèi)的干 擾用戶(hù)的信道矩陣，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，EV( )表示矩陣的特征向量分解。并且，每個(gè)用戶(hù)的博弈函數(shù)G的表達(dá)式為 其中，N為各小區(qū)具有同頻干擾的用戶(hù)集合，且N= {1,2,…，1} ； {Ui(.)l 為第i個(gè)用戶(hù)的收益函數(shù)，Si為用戶(hù)i的策略集合，并且，Si的表達(dá)式如下 其中，印為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣、為第i個(gè)用戶(hù)的第一權(quán)值，of為第i個(gè)用戶(hù) 的噪聲功率，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，wk為干擾用戶(hù)的第一權(quán)值。通過(guò)本發(fā)明的上述技術(shù)方案，通過(guò)在小區(qū)內(nèi)基于最大化信漏噪比原則、在小區(qū)間基 于博弈論最優(yōu)化策略集合原則的權(quán)值選擇思路，以不改變現(xiàn)有小區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信模式為前 提，基于博弈論的選擇準(zhǔn)則和方法選擇合理的預(yù)編碼權(quán)值，從而能夠獲得較好的多小區(qū)多用 戶(hù)干擾抑制的效果，并在盡量減小反饋開(kāi)銷(xiāo)和運(yùn)算復(fù)雜度的情況下提高系統(tǒng)性能和抗干擾能 力，避免了相關(guān)技術(shù)中干擾抑制效果差、干擾難以實(shí)現(xiàn)、對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)影響大的問(wèn)題。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)施例的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)施例的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法的處理實(shí)例的簡(jiǎn) 圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)施例的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法中信號(hào)泄漏的示 意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明方法實(shí)施例的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法可以應(yīng)用的基于 分層波束形成的系統(tǒng)原理框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明裝置實(shí)施例的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置裝置的框圖。
具體實(shí)施例方式功能概述
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在傳統(tǒng)的基于信干噪比(SINR)準(zhǔn)則的克服共道干擾的權(quán)值生成方法(如ZF、最小 均方誤差(MMSE)方法等)對(duì)天線(xiàn)數(shù)都有一定的限制(一般要求發(fā)射天線(xiàn)大于所有用戶(hù)總 的接收天線(xiàn)數(shù))，因此不能夠生成合理的權(quán)值，導(dǎo)致干擾抑制效果差、干擾難以實(shí)現(xiàn)、甚至?xí)?影響現(xiàn)有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)?；谏鲜鰡?wèn)題，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單易行、具有低復(fù)雜度的預(yù)編碼權(quán)值確定方法。 本發(fā)明提出在小區(qū)內(nèi)基于最大化信漏噪比(信號(hào)與該信號(hào)泄露給其他用戶(hù)的能量以及噪 聲的比值，簡(jiǎn)稱(chēng)SLNR)原則、在小區(qū)間基于博弈論最優(yōu)化信干噪比(SINR)、信噪比(SNR)、 和/或信漏噪比(SLNR)原則的權(quán)值選擇思路，以不改變現(xiàn)有小區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信模式為前 提，基于博弈論的選擇準(zhǔn)則和方法選擇合理的預(yù)編碼權(quán)值，從而能夠獲得較好的多小區(qū)多 用戶(hù)干擾抑制的效果，并在盡量減小反饋開(kāi)銷(xiāo)和運(yùn)算復(fù)雜度的情況下提高系統(tǒng)性能和抗干 擾能力。下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。方法實(shí)施例在本實(shí)施例中，提供了一種多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法的流程圖，需要說(shuō)明的 是，在以下方法中描述的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行，并 且，雖然在圖1中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示 出或描述的步驟。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法包括以下處理步驟S102，對(duì)于多個(gè)小區(qū)中的每個(gè)用戶(hù)，基于最大信漏噪比原則獲得該用戶(hù)的第 一權(quán)值；步驟S104，對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的策略集合以及該用戶(hù)的收益函數(shù)得到該 用戶(hù)的博弈函數(shù)；步驟S106，對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的博弈函數(shù)和多個(gè)小區(qū)中對(duì)該用戶(hù)造成干 擾的其它用戶(hù)的第一權(quán)值，配置該用戶(hù)的第一權(quán)值，其中，在對(duì)該用戶(hù)配置的第一權(quán)值使該 用戶(hù)的收益函數(shù)最大、且該收益函數(shù)滿(mǎn)足納什平衡時(shí)，將配置的第一權(quán)值作為該用戶(hù)的預(yù) 編碼權(quán)值，例如，對(duì)于用戶(hù)i，需要根據(jù)多個(gè)小區(qū)中對(duì)其(用戶(hù)i)造成干擾的用戶(hù)的第一權(quán) 值來(lái)配置該用戶(hù)i的第一權(quán)值，如果用戶(hù)i的第一權(quán)值使用戶(hù)i的收益函數(shù)最大且能夠滿(mǎn) 足納什平衡，就將此時(shí)的第一權(quán)值作為用戶(hù)i的預(yù)編碼權(quán)值。下面將詳細(xì)描述本實(shí)施例的方法。步驟一，首先基于最大化信漏噪比的原則在小區(qū)內(nèi)進(jìn)行第一次訓(xùn)練；其中，信漏噪比的表達(dá)式如下
其中，SLNR,表示第i個(gè)用戶(hù)的信漏噪比，印、Wi、a,2分別為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣 (該矩陣可以作為該用戶(hù)的信道信息)、權(quán)值向量和噪聲功率，Hk為小區(qū)內(nèi)和相鄰小區(qū)干擾 用戶(hù)(這里，干擾用戶(hù)可以是干擾較強(qiáng)的強(qiáng)干擾用戶(hù))的信道矩陣，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù) 目。以上述⑴式最大化為目標(biāo)，基于匪SE準(zhǔn)則，可以得到下面的⑵式
wiKEV((02I+[IV..Hi_1，Hi+r..Hk]*[IV..Hi_1，Hi+r..Hk]r1Hi*Hi)(2)在⑵式中，EV( )表示矩陣的特征向量分解。通過(guò)⑵式可以看出，權(quán)值向量 與目標(biāo)用戶(hù)和干擾用戶(hù)的信道信息有關(guān)，具體地，對(duì)于信道信息(即，上述的信道矩陣)的 獲取，可以采用以下兩種方式(方式一)在時(shí)分雙工系統(tǒng)中，利用信道的互易性，在基站側(cè)可以對(duì)各個(gè)用戶(hù)的上 行信道進(jìn)行估計(jì)，以等效的獲取下行信道的信道信息；(方式二)在頻分雙工系統(tǒng)中，基站通過(guò)有限反饋，得到各用戶(hù)反饋的信道信息情 況，按照(2)式對(duì)目標(biāo)用戶(hù)i和干擾用戶(hù)的信道信息進(jìn)行特征向量分解。之后，令電= .…Hk]表示i用戶(hù)的所有干擾用戶(hù)信道矩陣的集合， 則根據(jù)⑴式可以得到 以(3)式SLNR最大化為目標(biāo)，基于MMSE準(zhǔn)則，尋找預(yù)編碼權(quán)值，可以得到 采用上述(4)式便可得到小區(qū)內(nèi)用戶(hù)i第一次權(quán)值訓(xùn)練的結(jié)果&(即，上述的第
一權(quán)值)。上述步驟一的處理過(guò)程可以對(duì)應(yīng)于圖1中的步驟S 102。步驟二，基于博弈論對(duì)小區(qū)間同頻用戶(hù)進(jìn)行第二次訓(xùn)練；在該步驟二中，小區(qū)內(nèi)的每一用戶(hù)都會(huì)得到一個(gè)權(quán)值wk，k表示小區(qū)內(nèi)的所有用 戶(hù)。如果對(duì)多小區(qū)的所有用戶(hù)均采用相同的方法，這樣在小區(qū)間就會(huì)出現(xiàn)惡意的競(jìng)爭(zhēng)，特別 是不同小區(qū)的同頻用戶(hù)，因此有必要對(duì)小區(qū)間同頻用戶(hù)的權(quán)值進(jìn)行第二次基于博弈理論的 訓(xùn)練。從博弈論的觀點(diǎn)來(lái)看，多小區(qū)間的干擾協(xié)調(diào)可以看作一個(gè)非合作的博弈過(guò)程，在 同頻干擾一定的情況下，每個(gè)用戶(hù)都力爭(zhēng)使自己獲得的效用最大。對(duì)應(yīng)于博弈論，可以用 (5)式來(lái)表示每個(gè)用戶(hù)的博弈函數(shù)G:G = [N, SINRj, K )} ](5)其中，該函數(shù)表示多小區(qū)非合作功率分配博弈模型，N= {1,2,，〗}為各小區(qū)具 有同頻干擾的用戶(hù)集合(即參與者集合)；SINRi為用戶(hù)i的策略集合，其中，該策略集合中 還可以是其它參數(shù)，例如，除了 SINR之外，還可以將SNR、SLNR作為策略集合，并且可以采用 類(lèi)似的表達(dá)式進(jìn)行描述。在采用SINR作為策略集合的情況下，策略集合的表達(dá)式如式(6) 所示，{ud )}為用戶(hù)i的收益函數(shù)。
如式(6)所示，對(duì)于用戶(hù)i的SINR,，目標(biāo)用戶(hù)的權(quán)值&與干擾用戶(hù)的權(quán)值wk是-對(duì)矛盾，并且可以用下面的(7)式所示的收益函數(shù){Ui( )}來(lái)表示
「00871 uXSINRf = SINR'~一Aw,. 隣‘」 ’、 ‘ SINR^+a(7)在(7)式中，a為陡峭因子，其取值可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行配置；\為代價(jià) 因子常數(shù)，用來(lái)定義受到干擾時(shí)用戶(hù)所付出的代價(jià)。并且，對(duì)所有用戶(hù)，a可以是相同的。 基于下面的(8)式，可以使得式(7)所示的收益函數(shù)最大 為求得滿(mǎn)足⑶式的收益函數(shù)，可以對(duì)(7)式針對(duì)Wi求導(dǎo)得到 duf duf SiSINR^ . n 對(duì)上式(9)求解，得到 式(10)進(jìn)一步說(shuō)明了用戶(hù)之間的權(quán)值選擇是一個(gè)相互影響的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，所以 為了使得自身的SINR最大，又要使得用戶(hù)之間的干擾最小，就需要尋找一個(gè)納什平衡點(diǎn)， 使得系統(tǒng)達(dá)到最佳穩(wěn)態(tài)。根據(jù)納什平衡點(diǎn)定義，當(dāng)收益函數(shù){Ui( )}滿(mǎn)足(11)式時(shí)，納什平衡點(diǎn)存在且唯Ui+1-U! ^ e(11)其中，￡表示收斂精度，是一極小值?；谝陨咸幚?，可以根據(jù)(10)并結(jié)合⑷式調(diào)整wk，直到得到的{Ui( )}滿(mǎn)足 (11)式，此時(shí)的就是第i個(gè)用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值，則二次訓(xùn)練結(jié)束。步驟二的處理可對(duì)應(yīng)于圖1中的步驟S104和步驟S106，借助于步驟二中的博弈原 則，能夠有效避免同頻用戶(hù)之間的惡意競(jìng)爭(zhēng)。如圖2所示，在實(shí)際當(dāng)中，根據(jù)本發(fā)明的權(quán)值配置方法可以包括以下步驟(21)根據(jù)上述方式一和/或方式二，主站收集來(lái)自目標(biāo)用戶(hù)和干擾用戶(hù)的信道信 息；(22)基于最大化信漏噪比的原則在小區(qū)內(nèi)進(jìn)行第一次訓(xùn)練；信漏噪比的表達(dá)式如上式⑴所示，其原理如圖3所描述，印、&、(7,2分別為1用戶(hù) 的信道矩陣、權(quán)值向量和噪聲功率，Hk為小區(qū)內(nèi)和相鄰小區(qū)強(qiáng)干擾用戶(hù)的信道矩陣，K為所 有干擾用戶(hù)的數(shù)目。以上述(1)式最大化為目標(biāo)，基于匪SE準(zhǔn)則，采用(4)式對(duì)目標(biāo)用戶(hù)和 干擾用戶(hù)的信道信息進(jìn)行分解。這樣，就可得到小區(qū)內(nèi)用戶(hù)i第一次權(quán)值訓(xùn)練的結(jié)果wi (上 述的第一權(quán)值)。(23)基于博弈論對(duì)小區(qū)間同頻用戶(hù)進(jìn)行第二次訓(xùn)練；在上述步驟(22)后，在小區(qū)內(nèi)的每一用戶(hù)都會(huì)得到一個(gè)權(quán)值wk，k表示小區(qū)內(nèi)的 所有用戶(hù)。如果對(duì)多小區(qū)的所有用戶(hù)均采用相同的方法，這樣在小區(qū)間就會(huì)出現(xiàn)惡意的競(jìng)爭(zhēng)，特別是不同小區(qū)的同頻用戶(hù)，因此有必要對(duì)小區(qū)間同頻用戶(hù)的權(quán)值進(jìn)行第二次基于博 弈理論的訓(xùn)練。從博弈論的觀點(diǎn)來(lái)看，多小區(qū)間的干擾協(xié)調(diào)可以看做一個(gè)非合作的博弈過(guò)程，在 同頻干擾一定的情況下，每個(gè)用戶(hù)都力爭(zhēng)使自己獲得的效用最大。對(duì)應(yīng)于博弈論，可以用 (5)式的多小區(qū)非合作功率分配博弈模型進(jìn)行第二次權(quán)值訓(xùn)練，其中信干噪比函數(shù)和收益 函數(shù)分別如式(6)和(7)所示。博弈的目標(biāo)就是使得式(7)所示的收益函數(shù)最大，并且根 據(jù)(10)式進(jìn)行調(diào)整，(10)式說(shuō)明用戶(hù)之間的權(quán)值選擇是一個(gè)相互影響的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，為 了使得自身的SINR最大，又要使得用戶(hù)之間的干擾最小，就需要尋找一個(gè)納什平衡點(diǎn)，使 得系統(tǒng)達(dá)到最佳穩(wěn)態(tài)。根據(jù)納什平衡點(diǎn)定義，當(dāng)收益函數(shù){Ui( )}滿(mǎn)足(11)式時(shí)，納什平衡點(diǎn)存在且唯
o因此可以根據(jù)(10)并結(jié)合⑷式調(diào)整wk，直到滿(mǎn)足(11)式，則二次訓(xùn)練結(jié)束。(24)如附圖4所示，就可以采用上述得到的權(quán)值在發(fā)端進(jìn)行預(yù)處理，具體包括 對(duì)輸入的比特流進(jìn)行編碼與調(diào)制、串并轉(zhuǎn)換、多小區(qū)預(yù)處理，之后就能夠經(jīng)由多個(gè)發(fā)射天線(xiàn) (XI至XMt)發(fā)送出去；之后，在接收端可以通過(guò)多個(gè)接收天線(xiàn)(yl至yNt)接收信號(hào)，進(jìn)行 等效信道估計(jì)、空時(shí)檢測(cè)、并串轉(zhuǎn)換、解調(diào)與譯碼，得到輸出的比特流。通過(guò)上述處理，能夠基于博弈論的選擇準(zhǔn)則和方法選擇合理的預(yù)編碼權(quán)值，從而 能夠獲得較好的多小區(qū)多用戶(hù)干擾抑制的效果，并在盡量減小反饋開(kāi)銷(xiāo)和運(yùn)算復(fù)雜度的情 況下提高系統(tǒng)性能和抗干擾能力。裝置實(shí)施例在本實(shí)施例中，提供了一種多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置裝置，用以執(zhí)行上述處理。圖5是根據(jù)本實(shí)施例的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置裝置的框圖。如圖5所示，根據(jù) 本實(shí)施例的多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置裝置包括第一獲取模塊1，用于對(duì)多個(gè)小區(qū)中的每個(gè)用戶(hù)，基于最大信漏噪比原則獲得該用 戶(hù)的第一權(quán)值；第二獲取模塊2，連接至第一獲取模塊1，用于對(duì)每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的策略集 合以及該用戶(hù)的收益函數(shù)得到該用戶(hù)的博弈函數(shù)；配置模塊3，連接至第二獲取模塊2，對(duì)每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的博弈函數(shù)和多個(gè) 小區(qū)中對(duì)該用戶(hù)造成干擾的其它用戶(hù)的第一權(quán)值，配置該用戶(hù)的第一權(quán)值，其中，在對(duì)該用 戶(hù)配置的第一權(quán)值使該用戶(hù)的收益函數(shù)最大、且該收益函數(shù)滿(mǎn)足納什平衡時(shí)，將配置的第 一權(quán)值作為該用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值。第一獲取模塊1對(duì)每個(gè)用戶(hù)基于最大信漏噪比原則獲得該用戶(hù)的第一權(quán)值的處 理過(guò)程可以包括
SLNR - _PL^l__根據(jù)信漏噪比的定義式
以及匪邠準(zhǔn)則得到Wi oc EV (( 0 2j + [Hi... Hi —，Hi+1 …Hk]*㈤…HH，Hi+1 …Hk]) 廣印)；令敵=[//,-■//,_ //,+1 ".hk ]表示第i個(gè)用戶(hù)的所有干擾用戶(hù)信道矩陣的集合，得 到
基于匪SE準(zhǔn)則使SLNR最大化，得到 其中，SLNR,表示第i個(gè)用戶(hù)的信漏噪比，氏為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣，w,為第i 個(gè)用戶(hù)的第一權(quán)值，CT,2為第i個(gè)用戶(hù)的噪聲功率，Hk為該用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)和相鄰小區(qū)內(nèi)的干 擾用戶(hù)的信道矩陣，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，EV( )表示矩陣的特征向量分解。此外，上述每個(gè)用戶(hù)的博弈函數(shù)G的表達(dá)式為G = [N，S” {Ui( )}]，其中，N為各小區(qū)具有同頻干擾的用戶(hù)集合，且N= {1,2,…，1} ； {Ui(.)l 為第i個(gè)用戶(hù)的收益函數(shù)，Si為用戶(hù)i的策略集合，并且，Si的表達(dá)式如下 其中，氏為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣、為第i個(gè)用戶(hù)的第一權(quán)值，<為第i個(gè)用戶(hù) 的噪聲功率，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，wk為干擾用戶(hù)的第一權(quán)值。配置模塊3根據(jù)每個(gè)用戶(hù)的博弈函數(shù)、該用戶(hù)的第一權(quán)值、以及多個(gè)小區(qū)中對(duì)該 用戶(hù)造成干擾的用戶(hù)的第一權(quán)值配置該用戶(hù)的第一權(quán)值的處理過(guò)程可以包括將Si的表達(dá)式帶入用戶(hù)的收益函數(shù)，得到該用戶(hù)的收益函數(shù)與該用戶(hù)的第一權(quán)值
之間的關(guān)系如下
并對(duì) 求導(dǎo)得到 基于Ui(Si)相對(duì)于力得導(dǎo)數(shù)，進(jìn)一步解得到
并由此確定屮飯)的最大值，其
中，、為用戶(hù)的代價(jià)因子，a為陡峭因子；對(duì)Wi進(jìn)行配置，并在配置的Wi使得相應(yīng)的Ui (SD的最大值滿(mǎn)足納什平衡時(shí)，將配 置的第一權(quán)值作為該用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值。在以上描述中，對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，其收益函數(shù)滿(mǎn)足納什平衡是指|Ui+1-Ui|彡e，其 中，Ui為第i個(gè)用戶(hù)的收益函數(shù)，￡表示收斂精度。可選地，上述策略集合中包括以下至少之一信漏噪比、信噪比、信干噪比。通過(guò)上述裝置，能夠基于博弈論的選擇準(zhǔn)則和方法選擇合理的預(yù)編碼權(quán)值，從而 能夠獲得較好的多小區(qū)多用戶(hù)干擾抑制的效果，并在盡量減小反饋開(kāi)銷(xiāo)和運(yùn)算復(fù)雜度的情 況下提高系統(tǒng)性能和抗干擾能力。綜上所述，借助于本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)利用信漏噪比最大化的準(zhǔn)則，使得權(quán)值的選擇方法不再受天線(xiàn)數(shù)的限制并且能夠兼顧到噪聲的影響，在不降低性能的情況下擴(kuò)展 了基于預(yù)編碼方法進(jìn)行多小區(qū)多用戶(hù)進(jìn)行干擾消除的應(yīng)用場(chǎng)景；并且，通過(guò)在小區(qū)間同頻 用戶(hù)間基于博弈論思想進(jìn)行權(quán)值二次訓(xùn)練，避免了小區(qū)間用戶(hù)間惡意的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；此外， 通過(guò)提出在不同雙工模式下如何獲取干擾用戶(hù)和目標(biāo)用戶(hù)信道信息，使得在盡量不增加反 饋開(kāi)銷(xiāo)的情況下獲取基站所需的信道信息。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用 的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成 的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們 中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的 硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法，其特征在于，包括對(duì)于多個(gè)小區(qū)中的每個(gè)用戶(hù)，基于最大信漏噪比原則獲得該用戶(hù)的第一權(quán)值；對(duì)于所述每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的策略集合以及該用戶(hù)的收益函數(shù)得到該用戶(hù)的博弈函數(shù)；對(duì)于所述每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)其博弈函數(shù)和所述多個(gè)小區(qū)中對(duì)該用戶(hù)造成干擾的其它用戶(hù)的第一權(quán)值，配置該用戶(hù)的第一權(quán)值，其中，在對(duì)該用戶(hù)配置的所述第一權(quán)值使該用戶(hù)的收益函數(shù)最大、且該收益函數(shù)滿(mǎn)足納什平衡時(shí)，將配置的所述第一權(quán)值作為該用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)于所述每個(gè)用戶(hù)，基于最大信漏噪比原 則獲得該用戶(hù)的第一權(quán)值包括 根據(jù)信漏噪比的定義式 以及最小均方誤差準(zhǔn)則得到 令卑=[!1廣.^,/1/+廣.仏]表示第i個(gè)用戶(hù)的所有干擾用戶(hù)信道矩陣的集合，得到 基于最小均方誤差準(zhǔn)則使SLNR最大化，得到 其中，SLNR,表示第i個(gè)用戶(hù)的信漏噪比，氏為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣，w,為第i個(gè)用 戶(hù)的第一權(quán)值，<為第i個(gè)用戶(hù)的噪聲功率，Hk為該用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)和相鄰小區(qū)內(nèi)的干擾 用戶(hù)的信道矩陣，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，EV( )表示矩陣的特征向量分解。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括 預(yù)先通過(guò)以下方式之一獲得第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣在時(shí)分雙工系統(tǒng)中，通過(guò)利用信道的互易性對(duì)每個(gè)用戶(hù)的上行信道進(jìn)行估計(jì)，以等效 獲取所述每個(gè)用戶(hù)的信道矩陣；在頻分雙工系統(tǒng)中，通過(guò)有限反饋得到所述每個(gè)用戶(hù)反饋的信道信息情況，并對(duì)所述 每個(gè)用戶(hù)的信道信息以及該用戶(hù)的干擾用戶(hù)的信道信息進(jìn)行特征向量分解，得到該用戶(hù)的 信道矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述每個(gè)用戶(hù)的博弈函數(shù)G的表達(dá)式為 G = [N，S” {Ui( )}]，其中，N為各小區(qū)具有同頻干擾的用戶(hù)集合，且N= {1，2，…，1} ； {Ui(.)l為第i個(gè)用戶(hù)的收益函數(shù)，Si為用戶(hù)i的策略集合，并且，Si的表達(dá)式如下 其中，氏為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣、為第i個(gè)用戶(hù)的第一權(quán)值，of為第i個(gè)用戶(hù)的噪 聲功率，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，wk為干擾用戶(hù)的第一權(quán)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述每個(gè)用戶(hù)的博弈函數(shù)、以及所述 多個(gè)小區(qū)中對(duì)該用戶(hù)造成干擾的用戶(hù)的第一權(quán)值配置該用戶(hù)的第一權(quán)值包括將Si的表達(dá)式帶入用戶(hù)的收益函數(shù)，得到該用戶(hù)的收益函數(shù)與該用戶(hù)的第一權(quán)值之間2 sduf duf d(SINR)的關(guān)系如下并對(duì)求導(dǎo)得到《琴幻— ‘ ？ ？基于W (Si)相對(duì)于Wi得導(dǎo)數(shù)，進(jìn)一步解得到± \\HiWk\f)IU II2 = ^___并由此確定飯)的最大值，其中，入“-A丨㈣ ||2’為用戶(hù)的代價(jià)因子，a為陡峭因子；對(duì)&進(jìn)行配置，并在配置的&使得相應(yīng)的W (SD的最大值滿(mǎn)足納什平衡時(shí)，將配置的 所述第一權(quán)值作為該用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于所述每個(gè)用戶(hù)，其收益 函數(shù)滿(mǎn)足所述納什平衡是指|ui+1-Ui| ^ ￡，其中，Ui為第i個(gè)用戶(hù)的收益函數(shù)，￡表示收 斂精度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述策略集合中包括以下至 少之一信漏噪比、信噪比、信干噪比。
8.一種多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置裝置，其特征在于，包括第一獲取模塊，用于對(duì)多個(gè)小區(qū)中的每個(gè)用戶(hù)，基于最大信漏噪比原則獲得該用戶(hù)的 第一權(quán)值；第二獲取模塊，用于對(duì)所述每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的策略集合以及該用戶(hù)的收益函數(shù) 得到該用戶(hù)的博弈函數(shù)；配置模塊，用于對(duì)所述每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的博弈函數(shù)和所述多個(gè)小區(qū)中對(duì)該用戶(hù) 造成干擾的其它用戶(hù)的第一權(quán)值，配置該用戶(hù)的第一權(quán)值，其中，在對(duì)該用戶(hù)配置的所述第 一權(quán)值使該用戶(hù)的收益函數(shù)最大、且該收益函數(shù)滿(mǎn)足納什平衡時(shí)，將配置的所述第一權(quán)值 作為該用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第一獲取模塊對(duì)所述每個(gè)用戶(hù)獲得 該用戶(hù)的第一權(quán)值的處理包括所述第一獲取模塊根據(jù)信漏噪比的定義式 以及最小均方誤差準(zhǔn)則得到 令 表示第i個(gè)用戶(hù)的所有干擾用戶(hù)信道矩陣的集合，得到 其中，SLNR,表示第i個(gè)用戶(hù)的信漏噪比，氏為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣，w,為第i個(gè)用 戶(hù)的第一權(quán)值，cr,2為第i個(gè)用戶(hù)的噪聲功率，Hk為該用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)和相鄰小區(qū)內(nèi)的干擾用 戶(hù)的信道矩陣，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，EV( )表示矩陣的特征向量分解。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述每個(gè)用戶(hù)的博弈函數(shù)G的表達(dá)式為 其中，N為各小區(qū)具有同頻干擾的用戶(hù)集合，且N= {1,2,…，1} ；{Ui(.)l 為第i個(gè)用戶(hù)的收益函數(shù)，Si為用戶(hù)i的策略集合，并且，Si的表達(dá)式如下 其中，氏為第i個(gè)用戶(hù)的信道矩陣、為第i個(gè)用戶(hù)的第一權(quán)值，tr,2為第i個(gè)用戶(hù)的噪 聲功率，K為所有干擾用戶(hù)的數(shù)目，wk為干擾用戶(hù)的第一權(quán)值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多小區(qū)預(yù)編碼權(quán)值的配置方法和裝置，該方法包括對(duì)于多個(gè)小區(qū)中的每個(gè)用戶(hù)，基于最大信漏噪比原則獲得該用戶(hù)的第一權(quán)值；對(duì)于每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)該用戶(hù)的策略集合以及該用戶(hù)的收益函數(shù)得到該用戶(hù)的博弈函數(shù)；對(duì)每個(gè)用戶(hù)，根據(jù)其博弈函數(shù)和多個(gè)小區(qū)中對(duì)該用戶(hù)造成干擾的其它用戶(hù)的第一權(quán)值，配置該用戶(hù)的第一權(quán)值，在對(duì)該用戶(hù)配置的第一權(quán)值使該用戶(hù)的收益函數(shù)最大、且該收益函數(shù)滿(mǎn)足納什平衡時(shí)，將配置的第一權(quán)值作為該用戶(hù)的預(yù)編碼權(quán)值。通過(guò)本發(fā)明，能夠基于博弈論的選擇準(zhǔn)則和方法選擇合理的預(yù)編碼權(quán)值，獲得較好的多小區(qū)多用戶(hù)干擾抑制的效果，避免了相關(guān)技術(shù)中干擾抑制效果差、干擾難以實(shí)現(xiàn)、對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)影響大的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04B7/06GK101877607SQ20091013853
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者魏巍 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司