專利名稱：一種適用于多基站協(xié)作的自適應(yīng)聯(lián)合線性預(yù)編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于多基站協(xié)作的自適應(yīng)聯(lián)合線性預(yù)編碼方法，屬于無線通信 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在同頻組網(wǎng)的LTE-Advance系統(tǒng)中，相鄰小區(qū)間的干擾限制了小區(qū)邊緣用戶的 服務(wù)質(zhì)量和吞吐量。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的頻譜利用率，提高小區(qū)邊緣用戶的服務(wù)質(zhì)量 和吞吐量，必須采用相關(guān)技術(shù)有效地降低小區(qū)間的干擾。無線通信領(lǐng)域中的協(xié)作多點(diǎn) (Coordinative Multiple Point，以下簡(jiǎn)稱CoMP)傳輸技術(shù)是目前LTE-Advanced具有廣闊 前景的技術(shù)，它在盡可能保持系統(tǒng)高頻譜利用率的基礎(chǔ)上，可以有效地避免或降低小區(qū)間 干擾。CoMP模型最常用的是基于BBU+RRU的組網(wǎng)模式，類似于傳統(tǒng)上熟知的分布式天線技 術(shù)，1個(gè)基站通過射頻光纖(以下簡(jiǎn)稱RoF)連接多個(gè)天線站點(diǎn)，天線站點(diǎn)類似1個(gè)無線遠(yuǎn)端 單元(以下簡(jiǎn)稱RRU)，而所有的基帶處理仍集中在基站，形成集中的基帶單元(以下簡(jiǎn)稱 BBU)。CoMP作為提高小區(qū)吞吐量尤其是小區(qū)邊緣吞吐量的重要手段，目前技術(shù)主要包含 兩類干擾協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)(Coordinated kheduling，以下簡(jiǎn)稱CoMP-CQ和信號(hào)聯(lián)合處理 技術(shù)(Joint Processing，以下簡(jiǎn)稱CoMP-JP)。其中信號(hào)聯(lián)合處理技術(shù)通過相鄰多點(diǎn)的協(xié) 作通信，與協(xié)作小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的用戶共同構(gòu)成虛擬的多輸入多輸出(以下簡(jiǎn)稱ΜΙΜ0)結(jié) 構(gòu)，進(jìn)而使用現(xiàn)有的多用戶MIMO檢測(cè)技術(shù)對(duì)這些協(xié)作的用戶進(jìn)行信號(hào)的聯(lián)合發(fā)送和聯(lián)合 接收，從而降低小區(qū)間的干擾，提高小區(qū)邊緣用戶的吞吐量和系統(tǒng)的平均吞吐量。在多基站協(xié)作下，協(xié)作基站和用戶數(shù)增加，天線數(shù)隨之增加，共信道干擾(包括多 用戶干擾和數(shù)據(jù)流干擾)成為獲得巨大性能增益的主要障礙，且CoMP系統(tǒng)相比過去復(fù)雜度 增加，信令、反饋開銷增大，許多性能良好但復(fù)雜度高的預(yù)編碼和解碼技術(shù)，如DPC、THP等 復(fù)雜度太搞，不適合應(yīng)用。所以，在此背景下構(gòu)造低復(fù)雜度的線性預(yù)編碼和解碼方案能有效 減少共信道干擾、提升系統(tǒng)性能增益?；谧畲笮旁氡鹊念A(yù)編碼設(shè)計(jì)使每個(gè)用戶接收信號(hào)的信噪比最大，但未考慮干擾 的影響，在干擾較強(qiáng)時(shí)系統(tǒng)性能很差。塊對(duì)角化(以下簡(jiǎn)稱BD)能消除多用戶干擾，從而把 多用戶下行鏈路分解為多個(gè)獨(dú)立并行的單用戶信道，但發(fā)送天線數(shù)不能少于接收天線數(shù)， 且只用于下行傳輸。有文章通過發(fā)射機(jī)和接受機(jī)聯(lián)合處理，對(duì)BD法做了改進(jìn)，使天線構(gòu)造 更靈活，且比BD性能更優(yōu)，但發(fā)射機(jī)預(yù)編碼和接收機(jī)譯碼器的設(shè)計(jì)需要多次迭代計(jì)算，復(fù) 雜度較高，不適用于實(shí)際系統(tǒng)。MMSE\ZF聯(lián)合考慮所有用戶的信道而非每個(gè)用戶的信道，且 對(duì)天線數(shù)有限制，同時(shí)未考慮噪聲的影響。最大化信號(hào)泄漏干擾噪聲比(以下簡(jiǎn)稱SLNR) 作為L(zhǎng)TE-A候選預(yù)編碼技術(shù)，聯(lián)合考慮干擾抑制和噪聲的影響，能消除天線維度的限制同 時(shí)更好地提升性能，且對(duì)于預(yù)編碼矩陣的閉環(huán)表達(dá)不需要復(fù)雜的迭代過程，但要求每個(gè)用 戶有相同的發(fā)送功率，且用匹配濾波解碼，會(huì)有殘余的多用戶干擾。原始方案中也未考慮基 站端天線相關(guān)性和每個(gè)用戶信道估計(jì)誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響?；诖?，SLNR性能有限。信3道奇異值(以下簡(jiǎn)稱SVD)分解考慮了每個(gè)用戶信道矩陣的具體特征，當(dāng)發(fā)端和收端都能獲 得及時(shí)的信道信息時(shí)，基于SVD分解的自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)很高的平均頻譜效率，且在 通信的上下行都適用；運(yùn)用結(jié)合SVD的預(yù)處理和后處理，復(fù)雜度低，可以有效消除多用戶干 擾和多流干擾的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種適用于多基站協(xié)作的自適應(yīng)聯(lián)合線性預(yù)編碼方法，基于 原始SLNR方案采用多流最大化SLNR傳輸，極大程度抑制多用戶干擾和噪聲影響；對(duì)每個(gè)用 戶，進(jìn)一步采用SVD分解計(jì)算預(yù)編碼和解碼矩陣消除多流干擾；并根據(jù)不同用戶的信道矩 陣在用戶間進(jìn)行動(dòng)態(tài)功率分配。本發(fā)明提出的適用于多基站協(xié)作的自適應(yīng)聯(lián)合線性預(yù)編碼方法，包括以下步驟(1)設(shè)無線通信網(wǎng)絡(luò)中有B個(gè)協(xié)作基站，并構(gòu)成一個(gè)協(xié)作區(qū)域，協(xié)作區(qū)域中有K個(gè) 用戶，各協(xié)作基站分別獲取本協(xié)作基站至協(xié)作區(qū)域內(nèi)各用戶的當(dāng)前信道狀態(tài)信息，得到所 有協(xié)作基站對(duì)第j個(gè)用戶的當(dāng)前信道矩陣化，其中j為1、2、……K，則所有協(xié)作基站對(duì)所 有用戶的信道矩陣為孖，T為矩陣轉(zhuǎn)置；(2)對(duì)協(xié)作區(qū)域內(nèi)所有協(xié)作基站與第j個(gè)用戶在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的信號(hào)泄漏干擾噪聲 比SLNR進(jìn)行最大化處理，得到第j個(gè)用戶對(duì)所有協(xié)作基站的抗多用戶干擾的預(yù)編碼矩陣 Fuser, j,具體過程如下根據(jù)信道矩陣&和設(shè)定的預(yù)編碼矩陣得到信號(hào)泄漏干擾噪聲比SLNR的表達(dá)式為
權(quán)利要求
1. 一種適用于多基站協(xié)作的自適應(yīng)聯(lián)合線性預(yù)編碼方法，其特征在于該方法包括以下 步驟(1)設(shè)無線通信網(wǎng)絡(luò)中有B個(gè)協(xié)作基站，并構(gòu)成一個(gè)協(xié)作區(qū)域，協(xié)作區(qū)域中有K個(gè)用戶， 各協(xié)作基站分別獲取本協(xié)作基站至協(xié)作區(qū)域內(nèi)各用戶的當(dāng)前信道狀態(tài)信息，得到所有協(xié)作 基站對(duì)第j個(gè)用戶的當(dāng)前信道矩陣化，其中j為1、2、……K，則所有協(xié)作基站對(duì)所有用戶 的信道矩陣為孖=[對(duì)，對(duì),…,，T為矩陣轉(zhuǎn)置；(2)對(duì)協(xié)作區(qū)域內(nèi)所有協(xié)作基站與第j個(gè)用戶在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的信號(hào)泄漏干擾噪聲比 SLNR進(jìn)行最大化處理，得到第j個(gè)用戶對(duì)所有協(xié)作基站的抗多用戶干擾的預(yù)編碼矩陣Fusct, 」，具體過程如下根據(jù)信道矩陣&和設(shè)定的預(yù)編碼矩陣Fusct, j,得到信號(hào)泄漏干擾噪聲比IIhf II2ex 層 _ Il j user-J Il_SLNR的表達(dá)式為2 ^ ||ttc丨丨2，其中 為用戶j接收端的天線數(shù)，σ 2為Ν,2 + χ IhiFusJ本 J獨(dú)立復(fù)高斯噪聲因子的方差，為大于零的正數(shù)，通過求解Fusct,」=argmaxSLNRj，得到矩陣(ΝΖ + ；1!^-1 HfH]的特征值，將特征值按降序排列結(jié)果為λ々λω彡…^ 0，Μ為不小于零的特征值數(shù)目，則第j個(gè)用戶設(shè)備抗多用戶干擾的預(yù)編碼矩陣Fusct, J為排序結(jié)果中與前m個(gè)特征值相對(duì)應(yīng)的特征向量，m = Nj ；(3)對(duì)協(xié)作區(qū)域內(nèi)所有協(xié)作基站到第j個(gè)用戶的等效信道矩陣進(jìn)行奇異值分解，得到 第j個(gè)用戶對(duì)所有協(xié)作基站的抗多流干擾預(yù)編碼矩陣Fstaam, j和解碼矩陣(^.，具體過程如 下定義第j個(gè)用戶的等效信道矩陣H' J = HjFusenj，對(duì)H'」進(jìn)行奇異值分解，得到H' j = U' jA' J172V' /，其中U'」和”」分別為H'」的左右奇異值矩陣，Λ' //2 = diag[A' i, j1/2, A ‘ 2,//2，…，Λ' s,/勺，則第j個(gè)用戶設(shè)備對(duì)所有協(xié)作基站的抗多流干擾預(yù)編碼矩 陣 Fstream, j 為=Fstream, j = [V' /] +，解碼矩陣 Gj 為=Gj = U‘ /；(4)根據(jù)步驟(1)的信道矩陣&，所有協(xié)作基站對(duì)第j個(gè)用戶的功率分配因子為 trace (HfHj)Pj=P K’其中P為協(xié)作基站的發(fā)射總功率；Zj Ηι Ηι1=1(5)根據(jù)步驟O)、(3)和中的計(jì)算結(jié)果，得到協(xié)作區(qū)域內(nèi)所有協(xié)作基站對(duì)第j個(gè) 用戶的預(yù)編碼矩陣為Tj = FuserijFstreanbjPj, j = 1、2、……K。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于多基站協(xié)作的自適應(yīng)聯(lián)合線性預(yù)編碼方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。多個(gè)協(xié)作基站構(gòu)成一個(gè)協(xié)作區(qū)域，各協(xié)作基站獲取本基站至協(xié)作區(qū)域內(nèi)各用戶的當(dāng)前信道狀態(tài)信息，當(dāng)前信道矩陣，對(duì)協(xié)作基站與用戶在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的信號(hào)泄漏干擾噪聲比進(jìn)行最大化處理，得到抗多用戶干擾的預(yù)編碼矩陣，對(duì)用戶的等效信道矩陣進(jìn)行奇異值分解，得到用戶對(duì)所有協(xié)作基站的抗多流干擾預(yù)編碼矩陣和解碼矩陣，根據(jù)信道矩陣得到用戶的功率分配因子，并得到協(xié)作區(qū)域內(nèi)所有協(xié)作基站對(duì)第j個(gè)用戶的預(yù)編碼矩陣。本方法的復(fù)雜度低，占用開銷少，易于實(shí)現(xiàn)，并使無線通信中的誤碼率降低，提高了通信系統(tǒng)的傳輸性能，非常適用于多基站協(xié)作的CoMP系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102055563SQ20101060600
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者吳佳, 張長(zhǎng), 曾捷, 王海軍, 粟欣, 高暉 申請(qǐng)人:清華大學(xué)