減小在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的終端的干擾的方法，無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)和中央節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】說明了一種減小在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的終端(UEK)的干擾的方法。所述終端(UEK)受到來自無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)干擾節(jié)點(diǎn)的干擾。所述方法包括選擇干擾節(jié)點(diǎn)的預(yù)編碼器，以致使所述終端(UEK)的干擾射影算子矩陣之間的距離之和減到最小。
【專利說明】減小在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的終端的干擾的方法，無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)和中央節(jié)點(diǎn)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域，更具體地說，涉及通過使干擾子空間的射影算子(projector)距離降至最小，利用干擾對(duì)齊降低這種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的終端的干擾的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1表示包含K個(gè)小區(qū)的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的示意圖，每個(gè)小區(qū)包括服務(wù)該小區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)終端或用戶設(shè)備UE的相應(yīng)基站BS。圖1是示意圖，在每個(gè)小區(qū)中只表示了 一個(gè)用戶設(shè)備UE，不過要注意，小區(qū)的基站BS可服務(wù)多個(gè)用戶設(shè)備UE，比如移動(dòng)電話機(jī)。在圖1中，表示了多小區(qū)MMO/CoMP系統(tǒng)(MMO=多入多出；CoMP=多點(diǎn)協(xié)同傳輸)中的下行鏈路傳輸?shù)睦C情況?；綛S采用聯(lián)合預(yù)編碼減小/消除對(duì)用戶UE，尤其是對(duì)小區(qū)邊緣用戶UE1?UEk(如圖1中所示)的小區(qū)間干擾。每個(gè)基站提供到它所服務(wù)的用戶設(shè)備的直接鏈路，如實(shí)線箭頭所示。另外，尤其是小區(qū)邊緣用戶受到來自其它基站的干擾，如圖1中的虛線箭頭所示。例如，在小區(qū)2中，用戶或用戶設(shè)備UE2位于小區(qū)的邊緣附近，從而還受到分別來自小區(qū)I和K中的基站BS1和基站干擾。網(wǎng)絡(luò)的基站，或者至少許多基站是通過具有中央節(jié)點(diǎn)CN的回程網(wǎng)絡(luò)連接的。
[0003]圖2是各個(gè)基站BS和用戶設(shè)備UE之間的信道或鏈路的示意圖，其中表示了直接鏈路和干擾鏈路，以及相關(guān)的信道矩陣H。每個(gè)基站利用預(yù)編碼器F1?Fk，其中借助聯(lián)合預(yù)編碼，可以減小或者甚至消除小區(qū)間干擾，尤其是對(duì)小區(qū)邊緣用戶的小區(qū)間干擾。在用戶設(shè)備，使用相應(yīng)的接收濾波器G1?GK。為了獲得小區(qū)間干擾的減小或消除，預(yù)編碼器F1?Fk需要被設(shè)計(jì)成以致使邊緣用戶的速率達(dá)到最大。分別設(shè)計(jì)預(yù)編碼器和接收濾波器通常產(chǎn)生不是最佳的解決方案，從而導(dǎo)致用戶速率低。此外，由于問題的復(fù)雜性，不存在容易的解析解。在現(xiàn)有技術(shù)中，K.Gomadam, V.R.Cadambe 和 S.A.Jafar 在“Approaching the Capacityof Wireless Networks through Distributed Interference Alignment，， (IEEE GlobalTelecommunications Conference (GL0BEC0M), 2008)中描述了在無線網(wǎng)絡(luò)中，使用戶速率達(dá)到最大的一些方法。描述了使用戶速率達(dá)到最大的兩種算法，所謂的干擾泄露算法和所謂的Max-SINR算法。干擾泄露算法的目的是使在接收器的干擾功率降至最低，這是利用預(yù)編碼和接收矩陣的聯(lián)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。雖然獲得的性能良好，即，獲得的數(shù)據(jù)速率良好，不過計(jì)算復(fù)雜性較高，需要在基站具有關(guān)于干擾鏈路的知識(shí)。Max-SINR算法的目的是使在接收器的信號(hào)-干擾比達(dá)到最大。另外，在這種算法中，預(yù)編碼和接收矩陣是聯(lián)合設(shè)計(jì)的。與干擾泄露算法相比，性能，即，可獲得的數(shù)據(jù)速率更好，不過，計(jì)算復(fù)雜性更高，在基站需要獲得全局信道知識(shí)，即，與干擾鏈路和直接鏈路有關(guān)的知識(shí)。
[0004]從而，就常規(guī)方法來說，需要聯(lián)合設(shè)計(jì)預(yù)編碼器和接收濾波器，這是數(shù)學(xué)上復(fù)雜的問題，另外，每當(dāng)預(yù)編碼器改變時(shí)，需要重新計(jì)算接收濾波器。此外，獲得的接收濾波器具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(難以計(jì)算)，并且不能用在使用麗SE或IRC濾波器(MMSE=最小均方差；IRC=干擾抑制合并)的真實(shí)情形/標(biāo)準(zhǔn)中。下面，將進(jìn)一步詳細(xì)說明上述常規(guī)方法。[0005]當(dāng)發(fā)射器和接收器具有多個(gè)天線時(shí)，可以使用干擾對(duì)齊(IA)方法。干擾對(duì)齊以可以迫使在每個(gè)接收器的無用干擾僅僅處于接收信號(hào)的一個(gè)子空間中；從而留下可用于有用信號(hào)傳輸?shù)牧硪粋€(gè)無干擾子空間的思想為基礎(chǔ)。例如，如果接收器具有兩個(gè)天線，那么可以迫使無用干擾處于一維子空間中，使另一個(gè)子空間(也是一維子空間)無干擾。當(dāng)系統(tǒng)的天線配置(發(fā)射天線和接收天線的數(shù)目)不允許迫零預(yù)編碼器設(shè)計(jì)時(shí)，干擾對(duì)齊尤其有價(jià)值，按照迫零預(yù)編碼器設(shè)計(jì)，干擾在發(fā)射器一側(cè)被預(yù)先消除。在這種情況下，通過首先借助在發(fā)射器一側(cè)的適當(dāng)預(yù)編碼，使在每個(gè)接收器的干擾對(duì)齊，隨后應(yīng)用迫零接收濾波器來消除干擾，IA提供一種有吸引力的備選方案。
[0006]在下面的說明中，將描述一種系統(tǒng)模型，所述系統(tǒng)模型具有K-用戶ΜΙΜ0干擾信道(IC),K^ 3，并且用戶表示一個(gè)發(fā)射器/接收器對(duì)。這對(duì)應(yīng)于具有利用相同的資源塊服務(wù)的K個(gè)小區(qū)邊緣用戶的K個(gè)小區(qū)；從而，每個(gè)小區(qū)邊緣用戶受到來自K-1個(gè)小區(qū)的干擾。每個(gè)發(fā)射器配有Μ個(gè)天線，而每個(gè)接收器配有N個(gè)天線。接收器期望接收1 ≤ d〈min(N，M)個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)(流)。在傳輸之前，利用線性預(yù)編碼器Fke XMXd，在發(fā)射器k預(yù)編碼數(shù)據(jù)符號(hào)skD N￡(0，Id) e Xd，通過直接信道Hkke XNXM發(fā)送所述數(shù)據(jù)符號(hào)，并用接收器k接收。
每個(gè)發(fā)射器k具有發(fā)射功率約束
【權(quán)利要求】
1.一種減小在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的終端(UE1-UEk)的干擾的方法，所述終端(UE1-UEk)受到來自無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)干擾節(jié)點(diǎn)(BS1-BSk)的干擾，所述方法包括: 選擇干擾節(jié)點(diǎn)(BS1-BSk)的預(yù)編碼器，以致使所述終端(UE1-UEk)的干擾射影算子矩陣之間的距離之和減到最小。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中干擾射影算子矩陣對(duì)應(yīng)于終端(UE1-UEk)和干擾節(jié)點(diǎn)(BS1-BSk)之間的唯一接收干擾子空間。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中干擾射影算子矩陣是干擾節(jié)點(diǎn)(BS1-BSk)的預(yù)編碼器矩陣，和從干擾節(jié)點(diǎn)(BS1-BSk)到所述終端(UE1-UEk)的信道的信道矩陣的函數(shù)。
4.按照權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中對(duì)應(yīng)于干擾節(jié)點(diǎn)I和終端k之間的干擾子空間的干擾射影算子矩陣是在Hkl F1的列空間上的正交射影算子， 其中 Hkl=干擾節(jié)點(diǎn)I和終端k之間的信道的信道矩陣， F1=干擾節(jié)點(diǎn)I的預(yù)編碼器矩陣。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其中如下確定干擾射影算子矩陣:
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)終端(UE1-UEk),其中預(yù)編碼器被設(shè)計(jì)成以致所有終端(UE1-UEk)內(nèi)的干擾射影算子矩陣的距離之和被減至最小。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中如下設(shè)計(jì)干擾節(jié)點(diǎn)(BS1-BSk)的預(yù)編碼器:
8.按照權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其中迭代地調(diào)整接收干擾子空間，直到獲得接收干擾子空間的對(duì)齊為止。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中利用交替最小化算法計(jì)算預(yù)編碼器，其中在每次迭代時(shí)，利用預(yù)先確定的方法計(jì)算一個(gè)預(yù)編碼器，并更新其對(duì)應(yīng)的射影算子矩陣，其中根據(jù)更新的射影算子矩陣，計(jì)算下一個(gè)預(yù)編碼器，直到收斂為止。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中對(duì)于固定的預(yù)編碼器K,Vw*/，如下選擇最佳預(yù)編碼器Fupt:
11.按照權(quán)利要求8-10之一所述的方法，其中節(jié)點(diǎn)(BS1-BSK)通過回程網(wǎng)絡(luò)被連接，其中在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的中央節(jié)點(diǎn)(CN)中，進(jìn)行迭代計(jì)算，或者其中迭代計(jì)算分布在無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)(BSrBSK)之間。
12.按照權(quán)利要求1-11之一所述的方法，其中獨(dú)立于在干擾節(jié)點(diǎn)的預(yù)編碼器的設(shè)計(jì)，選擇終端(UE1-UEK)中的接收濾波器。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其中取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，選擇最小均方差(MMSE)，干擾抑制合并(IRC)或迫零(ZF)接收濾波器。
14.一種非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含保存在機(jī)器可讀介質(zhì)上的指令，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述指令時(shí)，所述指令實(shí)現(xiàn)按照權(quán)利要求1-13之一所述的方法。
15.一種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)，包括:多個(gè)節(jié)點(diǎn)(BS「BSK);和受到來自多個(gè)節(jié)點(diǎn)(BS「BSK)中的至少一些節(jié)點(diǎn)的干擾的終端(UE「UEK)，其中無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)被配置成提供干擾終端(UE1-UEK)的節(jié)點(diǎn)(BSrBSK)的預(yù)編碼器的選擇，以致使所述終端(UE1-UEK)的干擾射影算子矩陣之間的距離之和減至最小。
16.按照權(quán)利要求12所述的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò) ，包括:連接所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)(BSrBSK)的回程網(wǎng)絡(luò)，其中所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)(BSrBSK)適合于提供分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)(BS1-BSK)之間的預(yù)編碼器的計(jì)算。
17.按照權(quán)利要求12所述的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)，包括:中央節(jié)點(diǎn)(CN);和連接所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)(BSrBSK)和中央節(jié)點(diǎn)(CN)的回程網(wǎng)絡(luò)，其中中央節(jié)點(diǎn)(CN)被配置成提供干擾節(jié)點(diǎn)(BS1-BSK)的預(yù)編碼器的集中計(jì)算。
18.—種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)(BSJ，其中所述無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)包含受到來自所述節(jié)點(diǎn)(BSJ，以及來自網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)其它干擾節(jié)點(diǎn)(BS2-BSk)的干擾的終端(UE「UEK)，其中選擇干擾節(jié)點(diǎn)(BS2-BSk)的預(yù)編碼器，以致使所述終端(UE1-UEK)的干擾射影算子矩陣之間的距離之和減至最小，和其中所述節(jié)點(diǎn)(BSD被配置成在每次迭代之后，計(jì)算其預(yù)編碼器，相應(yīng)地更新其射影算子矩陣，并用信號(hào)把其更新的射影算子矩陣通知所有其它干擾節(jié)點(diǎn)(BS2-BSk)。
19.一種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的中央節(jié)點(diǎn)(CN)，所述無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)(BS1-BSK)，連接所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)(BS1-BSK)和中央節(jié)點(diǎn)(CN)的回程網(wǎng)絡(luò)，和受到來自無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)干擾節(jié)點(diǎn)(BSi_BSK)的干擾的終端(UE1-UEj，其中所述中央節(jié)點(diǎn)(CN)被配置成選擇干擾節(jié)點(diǎn)(BS1-BSK)的預(yù)編碼器，以致使所述終端(UE1-UEK)的干擾射影算子矩陣之間的距離之和減至最小。
【文檔編號(hào)】H04L25/03GK103703731SQ201380000125
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】S·巴茨, G·迪特爾, W·烏其科 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩