[發明專利]多小區系統中基于干擾對齊的基站天線選擇方法

有效

• 申請號: 201310025663.4
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103067062A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 葛建華;朱斌;李靖;付少忠;張沉思;孫垂強;李靜;師曉曄
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04L25/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，更進一步涉及一種多小區系統中基于干擾對齊的基站天線選擇方法，可用于面向商用的LTE網絡。

背景技術

為了提高蜂窩系統的容量，以LTE網絡為代表的下一代無線通信系統要求盡可能實現相鄰小區的全頻率復用，即頻譜復用因子為1。因此，相對于噪聲和衰落，小區間干擾成為影響系統性能的主要因素。如何有效地進行多小區間干擾協調，特別是消除小區邊緣用戶的干擾引起了廣泛的關注。干擾對齊是最近幾年提出的一種干擾協調技術，它能夠在用戶接收機將來自其他基站的干擾信號對齊到接收信號空間的一個子空間，把來自對應基站的有用信號投影到另一個不受干擾的子空間，從而進行有效的干擾抑制，提高系統容量。

K.Gomadam等學者在文章“Approaching?the?Capacity?of?Wireless?Networksthrough?Distributed?Interference?Alignment”(Proceedings?of?the?IEEE?GlobalTelecommunications?Conference,Miami,USA,2008:1-5)中提出了一種分布式迭代干擾對齊方法（稱為傳統迭代干擾對齊），適用于多小區多輸入多輸出(MIMO)網絡的干擾協調。該方法首先隨機初始化基站的預編碼矩陣，然后按照干擾泄露最小原則迭代設計用戶的干擾抑制矩陣和基站的預編碼矩陣直到收斂。該方法存在的不足之處是：MIMO系統中盡管用戶的天線數一般較少，但基站可能配置數量較多的天線，該方法并沒有考慮隨著基站天線數量的增加，包含數模/模數轉換器、下變頻器、低噪聲放大器等元件的射頻鏈路也要逐漸增加，從而增加系統硬件成本的問題。

J.G.Klotz等人在文章“Antenna?Selection?Criteria?for?Interference?Alignment”(Proceedings?of?IEEE?International?Symposium?on?Personal,Indoor?and?Mobile?RadioCommunications,Istanbul,Turkey，2010:527-531)中提出了針對采用非迭代干擾對齊的3小區系統的基站天線選擇方法，以降低系統硬件成本，同時獲得系統和容量性能提升。該方法的主要實現步驟是：第一，利用窮搜索方法遍歷3個基站的所有備選天線子集組合成的所有天線選擇情況；第二，對于每一種天線選擇情況，進行非迭代干擾對齊，并計算系統和容量或者每個用戶的有用和干擾信號向量空間弦距離的和；第三，按照最大化系統和容量準則或者最大化弦距離準則選出最各基站最優的天線選擇方案，將選中的天線連接到相應的射頻鏈路上；第四，實現非迭代干擾對齊。該方法存在的不足之處是：鑒于非迭代干擾對齊只能完成3個小區的干擾協調，本方法只適用于包含3個小區的系統，因此使用具有局限性，不能擴展到多小區的系統。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提出一種多小區系統中基于干擾對齊的基站天線選擇方法，降低系統硬件成本，獲得天線選擇增益，同時將應用范圍從3個小區擴展到多個小區。

為實現上述目的，本發明方法的思路是：

針對LTE系統中進行全頻率復用的小區數目不固定且較多的特點，本發明方法采用迭代干擾對齊進行多個小區系統的干擾協調；由于確定各小區最優的基站天線選擇方案是一個組合優化問題，求解這個組合優化問題需要對由各小區基站組合成的各種天線選擇情況進行多次搜索，因此在每一種天線選擇情況搜索過程中，采用包含多次迭代的傳統迭代干擾對齊會導致方法的計算復雜度較高；本發明方法采用以下兩個方式分別降低搜索各種天線選擇情況的次數和每次搜索過程中的計算復雜度：第一，沿著系統和容量增加的優化方向，在保持其他基站天線選擇方案不變的情況下，依次對每個小區的基站天線選擇方案進行優化，從而降低求解組合優化問題中搜索各種天線選擇情況的次數；第二，在優化每個小區的基站天線選擇方案時，采用只進行若干次迭代的部分迭代干擾對齊，然后計算系統和容量，而不是完成傳統迭代干擾對齊，從而降低每次搜索過程的計算復雜度；根據各小區最優的基站天線選擇方案，本發明方法最后采用傳統迭代干擾對齊實現多小區間干擾協調。

本發明的具體步驟如下：

（1）估計各基站到本小區用戶的信道狀態信息

基站k給本小區用戶k發送導頻信息，用戶k估計基站k各天線到自身的信道狀態信息，并反饋給基站k，其中k＝1,...,B，B為小區數；基站k根據本小區用戶反饋的信道狀態信息，確定信道矩陣其中N和M分別代表基站k和用戶k的天線數，表示復數域；