專利名稱：一種基于施蒂費(fèi)爾流形的干擾對齊預(yù)編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信的多天線傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于施蒂費(fèi)爾流形的干擾對齊預(yù)編碼的方法。
背景技術(shù)：
干擾對齊是最近興起的一種多天線傳輸技術(shù)，能夠大幅度提高無線通信系統(tǒng)的容量，因而得到了廣泛的重視和應(yīng)用。據(jù)《國際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)信息論匯刊》(IEEETransactions on Information Theory, Vol. 54，No. 8，2008，Page (s) : 3425-3441)介紹，干擾對齊技術(shù)的核心在于將來自于不同數(shù)據(jù)流的干擾信號在一個(gè)方向上對齊，以減少干擾空間的維度，并且引入了自由度(Degree of Freedom, DoF)的概念。目前利用預(yù)編碼來實(shí)現(xiàn)干擾對齊作為一種切實(shí)可行的方法已得到了廣泛的研究。據(jù)《國際電子與電氣工程師協(xié)會(huì) 2008 年全球通信年會(huì)》(IEEE Global Communications Conference, Nov. 30-Dec. 4, 2008, Page (s) : 1-6)介紹，干擾對齊的預(yù)編碼方法可以利用信道的互易性，通過減少信號子空間內(nèi)的干擾強(qiáng)度，在前向和反向通信鏈路反復(fù)迭代得到。但是由于該方法依賴于信道互易性，使其適用范圍僅局限在時(shí)分雙工通信系統(tǒng)而不能應(yīng)用于頻分雙工通信系統(tǒng)；同時(shí)前向和反向通信鏈路的反復(fù)迭代，需要發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同時(shí)參與并要求嚴(yán)格的同步和反饋，這樣會(huì)消耗大量的通信系統(tǒng)資源；特別是由于該方法采用的是傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，不可避免地存在收斂速度慢、復(fù)雜度高以及系統(tǒng)容量低等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種發(fā)射機(jī)單邊優(yōu)化的基于施蒂費(fèi)爾(Stiefel)流形的干擾對齊預(yù)編碼方法，以克服傳統(tǒng)方法依賴信道的互易性而帶來前向和反向通信鏈路反復(fù)迭代的巨大系統(tǒng)開銷的缺陷，達(dá)到收斂速度快、復(fù)雜度低且系統(tǒng)容量高、對于時(shí)分雙工和頻率雙工通信系統(tǒng)都能適用的目的。本發(fā)明基于施蒂費(fèi)爾流形的干擾對齊預(yù)編碼方法，先將多輸入多輸出通信系統(tǒng)中發(fā)射天線數(shù)為M、接收天線數(shù)為N的K個(gè)用戶在干擾信道下的接收信號表示為
pi =j^Hmvmsui + wm，式中，第一上標(biāo)k的取值范圍從I到K、第二上標(biāo)j的取值范圍也
廠i
從I到K ；H[kJ]為第j個(gè)發(fā)射機(jī)到第k個(gè)接收機(jī)的信道系數(shù)矩陣；SW為需要發(fā)射的數(shù)據(jù)，Vw為相應(yīng)的預(yù)編碼矩陣，Ww為零均值單位方差的高斯白噪聲；則第k個(gè)接收端的干擾協(xié)方差
K p\j]#
矩陣為-Qm = E^iTT妒—好財(cái)，式中，P[J]為發(fā)送功率，d[J]為發(fā)送的數(shù)據(jù)流個(gè)數(shù),上
標(biāo)符號*代表矩陣的共軛轉(zhuǎn)置操作；對#]進(jìn)行特征值分解，得到一系列的特征值唭下SQw代表該特征值對應(yīng)的干擾協(xié)方差矩陣，其上標(biāo)i代表以升序排列特征值的序號；最小化信號空間內(nèi)的干擾強(qiáng)度等價(jià)于最小化dw個(gè)特征值^…，從而建立從多維復(fù)數(shù)空間到正實(shí)數(shù)空間的映射關(guān)系，得到所需的目標(biāo)函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種基于施蒂費(fèi)爾流形的干擾對齊預(yù)編碼方法，先將多輸入多輸出通信系統(tǒng)中發(fā)射天線數(shù)為M、接收天線數(shù)為N的K個(gè)用戶在干擾信道下的接收信號表示為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)射機(jī)單邊優(yōu)化的基于施蒂費(fèi)爾流形的干擾對齊預(yù)編碼方法，特征是以最小化信號空間內(nèi)的干擾強(qiáng)度作為目標(biāo)函數(shù)，將目標(biāo)函數(shù)在施蒂費(fèi)爾流形上重組，去掉正交約束，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)在施蒂費(fèi)爾流形上的內(nèi)積、投影和最陡下降沿方向，通過基于施蒂費(fèi)爾流形的最陡下降沿算法來實(shí)現(xiàn)干擾對齊的預(yù)編碼。由于本發(fā)明中采用的施蒂費(fèi)爾流形的維度比傳統(tǒng)優(yōu)化算法所在的多維復(fù)數(shù)空間維度小得多，所以本發(fā)明方法具有收斂速度快、復(fù)雜度低、系統(tǒng)容量高等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)因?yàn)楸景l(fā)明僅需發(fā)射機(jī)參與，避免了收發(fā)兩端都必須參與算法而造成的前向和反向通信鏈路之間的反復(fù)迭代以及隨之帶來的巨大的同步和反饋等系統(tǒng)開銷，對于時(shí)分雙工和頻率雙工通信系統(tǒng)都適用。
文檔編號H04L1/06GK102710393SQ20121016503
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者衛(wèi)國, 尹華銳, 張晨 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)