Mimo干擾信道中無反饋的干擾消除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其是一種消除MIM0干擾信道中多用戶干擾的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 多輸入多輸出（MIMO,Multi-InputMulti-Output)技術(shù)在發(fā)送端和接收端分別使 用多根發(fā)送天線和多根接收天線，能顯著提高系統(tǒng)的性能。
[0003] 從系統(tǒng)中所支撐的用戶數(shù)來劃分，MIM0技術(shù)分為單用戶MIM0技術(shù)和多用戶MIM0 技術(shù)。多用戶MIM0中，多個(gè)發(fā)送端同時(shí)向多個(gè)接收端發(fā)送信號(hào)。由于無線信道的廣播特性， 接收端存在多用戶干擾，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的性能。研宄的最多的干擾消除方法是干擾對(duì)齊。 干擾對(duì)齊就是將干擾信號(hào)對(duì)齊到一個(gè)接收信號(hào)空間的子空間內(nèi)，并且保持干擾子空間與期 望信號(hào)子空間相互獨(dú)立。
[0004] 干擾對(duì)齊研宄之初，學(xué)者們研宄的重點(diǎn)是如何提高系統(tǒng)的自由度，即系統(tǒng)容量。 然而，通信系統(tǒng)中的系統(tǒng)容量和可靠性相互矛盾，系統(tǒng)容量較高時(shí)，可靠性就有待于提高。 為了提高可靠性，有學(xué)者提出將干擾對(duì)齊和空時(shí)編碼相結(jié)合，以獲得空時(shí)編碼帶來的分集 增益。2013 年，文章"Combininginterferencealignmentandalamouticodesfor the3_usermimointerferencechannel"將Alamouti編碼引入到MIMO干擾信道，通過干 擾對(duì)齊以及接收端的單向協(xié)作鏈路消除了多用戶干擾，分集增益2,然而，該方案中其中的 兩個(gè)發(fā)送端需要已知信道狀態(tài)信息，反饋量較高，并且該方案只適用于每個(gè)發(fā)送端配置兩 根天線的場(chǎng)景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)已有方案反饋量較高的問題，本發(fā)明提出了MM0干擾信道中無反饋的干擾 消除方法，適用于三個(gè)發(fā)送端和三個(gè)接收端的干擾信道，且每個(gè)發(fā)送端配置4根天線每個(gè) 接收端配置2根天線。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)思路是：為每個(gè)發(fā)送端設(shè)計(jì)了具有Alamouti結(jié)構(gòu)的空時(shí)碼字， 然后將碼字進(jìn)行線性組合并且引入了零矩陣。零矩陣的引入消除了第3個(gè)接收端的多用 戶干擾；然后，通過對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行線性操作，減少了前兩個(gè)接收端的相互干擾的碼字的數(shù) 量；最后，利用Alamouti碼字對(duì)應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性，消除了多用戶干擾。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)思路，本發(fā)明提出的MM0干擾信道中無反饋的干擾消除方法， 適用于三個(gè)發(fā)送端和三個(gè)接收端的干擾信道，且每個(gè)發(fā)送端配置4根天線每個(gè)接收端配置 2根天線，包括如下步驟：
[0008] A，發(fā)送端1對(duì)其調(diào)制信號(hào)ck和sk進(jìn)行空時(shí)編碼，k= 1，2, 3, 4,得到2X2的碼字 AJPBi，發(fā)送端2對(duì)其調(diào)制信號(hào)ck和sk進(jìn)行空時(shí)編碼，k= 5, 6, 7, 8,得到2X2的碼字A2 和B2，發(fā)送端3對(duì)其調(diào)制信號(hào)ck和sk進(jìn)行空時(shí)編碼，k= 9, 10, 11，12,得到2X2的碼字A3 和B3，然后三個(gè)發(fā)送端分別將碼字組合并且引入零矩陣，得到4X6的碼字并且發(fā)送出去；
[0009] B，接收端1根據(jù)發(fā)送端k到接收端1的信道矩陣Hlk計(jì)算
【主權(quán)項(xiàng)】
I. MMO干擾信道中無反饋的干擾消除方法，適用于三個(gè)發(fā)送端和三個(gè)接收端的干擾信 道，且每個(gè)發(fā)送端配置4根天線每個(gè)接收端配置2根天線，其特征在于，包括如下步驟： A，發(fā)送端1對(duì)其調(diào)制信號(hào)Ck和s k進(jìn)行空時(shí)編碼，k = 1，2, 3, 4,得到2 X 2的碼字A ^口 B1，發(fā)送端2對(duì)其調(diào)制信號(hào)Ck和s k進(jìn)行空時(shí)編碼，k = 5, 6, 7, 8,得到2 X 2的碼字A 2和B 2， 發(fā)送端3對(duì)其調(diào)制信號(hào)ck和sk進(jìn)行空時(shí)編碼，k = 9, 10, 11，12,得到2X2的碼字A 3和B 3， 然后三個(gè)發(fā)送端分別將碼字組合并且引入零矩陣，得到4X6的碼字并且發(fā)送出去，具體過 程如下： A1，發(fā)送端1對(duì)其調(diào)制信號(hào)Ck和s k進(jìn)行空時(shí)編碼，k = 1，2, 3, 4,得到2X2的碼字A i
- c ι+θ 〇2? &2 - c 3+e C4，bi - S ι+θ s]， b2=s3+ej0s4，Θ 的取值使得 ajPbi非零，i = l，2，）= λΡΓ，（·Γ表示共軛； Α2,發(fā)送端2對(duì)其調(diào)制信號(hào)ck和s k進(jìn)行空時(shí)編碼，k = 5, 6, 7, 8,得到2X2的碼字A 2 矛口 Β.
^中，3^3 - C 5+e」· Cg? - C 7+Θ」· Cg? bg - S 5+e」· Sg? b4= s 7+e·3%，Θ 的取值使得 ajp b i非零，i = 3, 4，J' = >PT，（ · Γ表示共軛； A3,發(fā)送端3對(duì)其調(diào)制信號(hào)Ck和S k進(jìn)行空時(shí)編碼，k = 9, 10, 11，12,得到2X2的碼 子 A3和 B 3，
，其中，a5= c 9+ej c10, a6= c n+ej c12, b5 = Sfej0Slt^b6=S1Jej0S 12, Θ 的取值使得 aJPbi 非零，i = 5, 6，/ = >/^1，（·）* 表示共軛； A4,發(fā)送端I將碼字AJPB1進(jìn)行組合并且引入零矩陣，得到4X6的碼字S，
，其中，O2x2表示2X2的零矩陣； A5,發(fā)送端2將碼字AjPB2進(jìn)行組合并且引入零矩陣，得到4X6的碼字U，
，其中，O2x2表示2X2的零矩陣； A6,發(fā)送端3將碼字AJPB3進(jìn)行組合并且引入零矩陣，得到4X6的碼字V，
其中，O2x2表示2X2的零矩陣； A7,在相同的時(shí)間內(nèi)，發(fā)送端1發(fā)送S，發(fā)送端2發(fā)送U，發(fā)送端3發(fā)送V ; B，接收端1根據(jù)發(fā)送端k到接收端1的信道矩陣Hlk計(jì)j
f應(yīng)的等效信道 矩陣G1
對(duì)應(yīng)的等效信道矩陣G2, k = 1，2,具體過程如下： Bl，接收端1根據(jù)信道矩陣計(jì)算得到Z11、Z21、Z31和Z 41，Z11 = 2 (H n+H2, n)、Z21 = 2(氏，12瑪，12)、Z31= S(Hu1-H2J1)和Z41= S(H^12-Hiu2)，H1; 115是!1115的前兩列組成的矩陣，H2,lk 是Hlk的后兩列組成的矩陣，k = 1，2 ;
B4，接收端 1 根據(jù) G11、G21、G31、G41、G51、G 61、G71 和 G 81計(jì)算得到
?應(yīng)的等效信道矩陣G 2，
(· "表示共軛轉(zhuǎn)置，11 · I I表示范數(shù)； C，接收端2根據(jù)發(fā)送端k到接收端2的信道矩陣H2k計(jì)算
對(duì)應(yīng)的等效信道 矩陣G#[
吋應(yīng)的等效信道矩陣G4, k = 1，2,具體過程如下： C1，接收端2根據(jù)信道矩陣計(jì)算得到Z12、Z22、Z32和Z 42，Z12= 2 (H^+H Z22 = 2 (H1,22+H2,22)、Z32= S(H1J1-H2J1)和 Z42= 2 (H L22-H2,22)，H1J1^H 2k的前兩列組成的矩陣，H2,a 是H2k的后兩列組成的矩陣，k = 1，2 ; I
C4，接收端 2 根據(jù) G12、G22、G32、G42、G52、G 62、G72和 G 82計(jì)算得到
對(duì)應(yīng)的等效信道矩陣G 3和
·應(yīng)的等效信道矩陣G 4， '
(· "表示共軛轉(zhuǎn)置，11 · 11表示范數(shù)； D，接收端3根據(jù)發(fā)送端3到接收端3的信道矩陣H33計(jì)I
:寸應(yīng)的等效信 道矩陣65和
對(duì)應(yīng)的等效信道矩陣G6，具體過程如下： D1，接收端3令Z13 = H 33且Z 23 = H 2,33，其中，H1,33是H 33的前兩列組成的矩陣，H 2,33是 H33的后兩列組成的矩陣； ?Ι
? ( ·Γ表示共軛； D3,接收端3根據(jù)G13、G23、G33和G 43計(jì)算得】
對(duì)應(yīng)的等效信道矩陣65和 A + 對(duì)應(yīng)的等效信道矩陣（ (· "表示共軛轉(zhuǎn)置，11 · 11表示范數(shù)；
E，接收端1處理其接收信號(hào)Y1，得到接收信號(hào)的等效表達(dá)形式y(tǒng)dPy2，具體過程如下： E1，接收端1用Y11表示Y i的前兩列組成的矩陣，用Y 21表示Y 第三列和第四列組成 的矩陣，令 Y1' =Yn+Y2j Y2' =Y11-Y21; V111 E2,接收端1根據(jù)Y1'和Y 2'得到向量y n、y21、y12和y 22，知="VI， b u」 1 ? 廠 2~| 廠 K= ，J12= '1I，J22=〈21 'y、表示 Y1'的第 i 行第 m 列的元素，y2in^ L〕' r」 Lv丨2」 L，22」 示Y2'的第i行第m列的元素 ，i = 1，2, m = 1，2,（ · Γ表示共軛； jr-T H H E3,接收端1用G21和G 41處理y n和y 21，得到艽=少u ，（ ·）η表示共軛 轉(zhuǎn)置，11 · 11表示范數(shù)； H g~r H Cr,, lr〇, E4,接收端1用G61和G 81處理y 12和y 22，得到Λ = 知-知，（·)H表示共軛 ||G61|| ||〇81丨丨 轉(zhuǎn)置，11 · 11表示范數(shù)； F，接收端2處理其接收信號(hào)Y2，得到接收信號(hào)的等效表達(dá)形式73和y 4，具體過程如下： F1，接收端2用Y12表示Y 2的前兩列組成的矩陣，用Y 22表示Y 2的第三列和第四列組成 的矩陣，令 Y3' =￥12+￥22且 Y4' =Y12-Y22; V31, F2,接收端2根據(jù)Y3'和Y 4'得到向量y 13、y23、y14和y 24，知=%"， 12 J ~ 3 ? Γ 4 ? 「4_ J"= I2I，J14= 3Vt，J24= '2I，y3im表示 Y3'的第 i 行第 m 列的元素，y4im表示 Lv 22」 b 12」 b 22」 Y/的第i行第m列的元素 ，i = 1，2, m = 1，2,（ · Γ表示共軛； H H F3,接收端2用G12和G 32處理y 13和y 23，得到凡=_^力3 知，（·)Η表示共軛 轉(zhuǎn)置，11 · 11表示范數(shù)； 廣 H p H ν/ \J ηη F4,接收端2用G52和G 72處理y 14和y 24，得到Λ -?τ，表示共軛 轉(zhuǎn)置，11 · 11表示范數(shù)； G，接收端3處理其接收信號(hào)Y3，得到接收信號(hào)的等效表達(dá)形式^和y 6，具體過程如下： G1，接收端3用Y33表示Y 3的最后兩列組成的矩陣，接收端3根據(jù)Y 33得到向量y 15和 「ν33,, I 「v33J 725，Λ5= Vl，知="Vl，y33im表示 Y33的第 i 行第 m 列的元素 ，i = l，2，m=l，2， L-V 12」 b 22」 (· Γ表示共軛； f H f H G2,接收端3用G23和G 43處理y 15和y 25，得到凡=^rJ15 -知，（·)η表示共軛 轉(zhuǎn)置，11 · 11表示范數(shù)； H H G3,接收端3用G13和G 33處理y 15和y 25，得到I八= 脅"，（·)η· 軛轉(zhuǎn)置，11 · 11表示范數(shù)； H，3個(gè)接收端分別譯碼，具體過程如下： -J'a _ H1，接收端1以q e;/2作為等效發(fā)送信號(hào)，以G1作為等效信道矩陣，以71作為等效 C3 + e C4 接收信號(hào)，譯碼Cp C2、(：3和C 4; \ +Λ - H2,接收端1以^作為等效發(fā)送信號(hào)，以G2作為等效信道矩陣，以72作為等效 接收信號(hào)，譯碼Sp s2、s#P s 4; ~c +eJ0c " H3,接收端2以5 # 6作為等效發(fā)送信號(hào)，以G3作為等效信道矩陣，以73作為等效 c7 + eJ C8 接收信號(hào)，譯碼c5、C6、(37和C 8; +eies ' H4,接收端2以5 作為等效發(fā)送信號(hào)，以G4作為等效信道矩陣，以74作為等效 S17 +eJ 接收信號(hào)，譯碼S5、s6、s#P s 8; H5,接收端3以.& +5/1°作為等效發(fā)送信號(hào)，以G5作為等效信道矩陣，以y 5作為等 _Cn~\~C C12 _ 效接收信號(hào)，譯碼C9、c1C)、C11和C 12; H6,接收端3以作為等效發(fā)送信號(hào)，以G6作為等效信道矩陣，以y6作為等 效接收信號(hào)，譯碼s9、S1(l、S11和S 12。
【專利摘要】本發(fā)明公開了MIMO干擾信道中無反饋的干擾消除方法，適用于三個(gè)發(fā)送端和三個(gè)接收端的干擾信道，且每個(gè)發(fā)送端配置4根天線每個(gè)接收端配置2根天線。為每個(gè)發(fā)送端設(shè)計(jì)了具有Alamouti結(jié)構(gòu)的空時(shí)碼字，然后將碼字進(jìn)行線性組合并且引入了零矩陣。零矩陣的引入消除了第3個(gè)接收端的多用戶干擾；然后，通過對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行線性操作，減少了前兩個(gè)接收端的相互干擾的碼字的數(shù)量；最后，利用Alamouti碼字對(duì)應(yīng)的等效信道矩陣的正交特性，消除了多用戶干擾。
【IPC分類】H04B7-04, H04L25-08
【公開號(hào)】CN104660535
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510097419
【發(fā)明人】田心記, 趙鴻圖, 李亞, 賈利琴, 雒芬, 楊冬
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年3月5日