[發明專利]MIMO干擾信道系統的低復雜度干擾對齊方法

有效

• 申請號: 201210562491.X
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103023544A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王忠勇;朱政宇;高向川;王瑋;肖巖;張傳宗
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04L1/06;H04L25/03
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及MIMO干擾信道系統的低復雜度干擾對齊方法。

背景技術

對更高傳輸速率和更高頻譜效率的追求是無線通信領域一個長久不變的話題。多天線技術（Multiple?Input?Multiple?Output，MIMO）通過在發送端和接收端配置多根天線，為無線通信引入了額外的空間自由度，從而極大地提高了系統的頻譜利用率和吞吐量。無線網絡中，除了噪聲和衰落因素之外，干擾對于通信的影響日益凸顯?，F在，4G的基本框架已經確立。由于其基本的多址方式是基于OFDMA（正交頻分多址接入）的頻分多址，故小區內的多用戶不再成為研究重點。而由于相鄰小區子載波的復用，小區間干擾，特別是邊緣用戶的干擾成為突出問題。如何有效地消除干擾影響成為重要的研究課題。下一代通信系統中引入多天線技術的同時，并普遍期望采用頻率復用因子為1的方式進行組網，不可避免的會產生共信道干擾（Co-Channel?Interference,CCI），特別是小區邊緣的用戶，嚴重地削弱了多天線技術帶來的高頻譜效率，現有的干擾抑制技術，如干擾隨機化、干擾刪除、干擾管理等，已無法很好地解決該問題，迫切要求研究更先進的干擾抑制技術以便進一步提升頻譜效率。在LTE-Advanced中引入協作多點傳輸（Coordinated?Multi?Point,CoMP）技術，它通過各個基站以及用戶之間的協作來抑制小區間多天線系統的干擾，而干擾對齊（Interference?Alignment,IA）作為COMP技術中對抗干擾的一個有效手段，相對傳統干擾抑制技術已經顯示出了巨大的優勢和研究潛力。

然而傳統的干擾對齊技術要求發射端具有全局的信道狀態信息，而且太過于理論化不切合實際的需要；非理想化的信道狀態信息將會使系統性能顯著下降，同時不能達到減少干擾的作用。干擾對齊技術內在的缺陷激勵著一些更切合實際需要的技術的發展。那么盡可能降低實際系統的計算復雜度，作為未來干擾對齊技術研究發展方向。

MIMO高斯干擾信道的干擾對齊問題其實歸結于求解式，得到一組基站預編碼和用戶后處理矩陣。遺憾的是，如何求解方程組仍然是學術界未解決的問題。但是，如果退而求其次，不追求準確的閉式解，而是尋求一個非常接近的數值解的話，是有辦法來求得的。分布式干擾對齊方法（EVD-IA方法）隨機初始化一個數值解，利用TDD模式下通信系統信道的互易性，隨著基站和用戶之間迭代更新預編碼矩陣和后處理矩陣，使數值解逐漸逼近準確的閉式解，使得干擾功率達到極小，但是此技術受限于1)系統的信道互易性，只能工作在TDD模式下的通信系統，2)使用了二階的特征值分解算法，使整個系統的計算復雜度較高。針對EVD-IA方法的缺點，提出了交替最小化干擾對齊方法（AM-IA方法），不需要利用信道的互易性，利用基于子空間和矩陣之間的距離為理論知識，交替迭代更新發射端預編碼矩陣和用戶干擾子空間，使得干擾信號矩陣盡可能得對齊于干擾子空間，但是此技術缺點是使用了二階的特征值分解算法，使整個系統的計算復雜度較高，不利于在實際系統中的應用和硬件實現。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是如何在MIMO干擾信道系統中保持系統吞吐量的同時，降低系統計算復雜度。

（二）技術方案

為解決上述技術問題，本發明的技術方案提供了一種MIMO干擾信道系統的低復雜度干擾對齊方法，其特征在于，該方法包括：

S1：獲取其他小區基站到本小區用戶的干擾信道矩陣，并隨機初始化基站的預編碼矩陣；

S2：根據所述預編碼矩陣和干擾信道矩陣求得用戶的干擾協方差矩陣，進而得到接收干擾子空間的正交基；

S3：根據所述接收干擾子空間的正交基更新預編碼矩陣，當更新后的預編碼矩陣不滿足收斂條件時，返回步驟S2；否則，根據滿足收斂條件的更新后的預編碼矩陣得到最終的接收干擾子空間的正交基；

S4：根據最終的接收干擾子空間的正交基得到后處理矩陣；

S5：通過后處理矩陣對信號進行迫零處理，得到消除干擾后的信號。

所述步驟S2具體包括：

S21：根據所述預編碼矩陣和所述干擾信道矩陣計算得到各用戶的干擾協方差矩陣；

S22：對所述干擾協方差矩陣進行分解，得到第一酉矩陣；

S23：選取第一酉矩陣的指定列為接收干擾子空間的正交基。

所述步驟S3具體包括：

S31：計算所述干擾信道矩陣和所述接收干擾子空間的正交基之間的距離矩陣；