[發明專利]基于MIMO系統總干擾泄漏最小的預編碼矩陣組的選擇算法

有效

• 申請號: 201310578706.1
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103607260B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 趙睿;袁繼昌;彭盛亮
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/06;H04B7/04;H04B7/0456
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司35205
• 代理人: 戴中生

【技術領域】

本發明涉及無線通信領域，特別涉及一種基于MIMO系統總干擾泄漏最小的預編碼矩陣組的選擇算法。

【背景技術】

在下一代無線通信系統中，小區間干擾被視為制約系統性能提升的關鍵因素之一。由于系統采用了同頻組網的方式，使得小區邊緣的用戶遭受到來自非服務小區基站發送的同頻干擾，嚴重地制約了邊緣用戶的服務質量和吞吐量，降低了多輸入多輸出(MIMO)技術帶來的高頻譜利用率。因此，多小區MIMO系統中的干擾抑制技術成為現代無線通信領域中的一個研究熱點。

現有的干擾處理技術，如頻分復用(FDMA),時分復用(TDMA),和碼分復用(CDMA)主要是通過信號的正交化來消除干擾信號對期望信號的影響。其實，當多用戶共享頻譜資源時，這種處理方法只能做到將頻譜資源在K個用戶之間進行分配。例如，當相互影響的用戶數為K時，每個用戶所能獲得的頻譜資源為單個用戶時的K分之一。因此，當用戶數量很大時，每個用戶所能獲得的頻譜資源仍然非常有限。

協作多小區傳輸技術也叫網絡MIMO(network?MIMO)，在3GPP?LTE-A中也叫協作多點傳輸(CoMP)技術，能夠把干擾信道轉換成MIMO廣播信道，可以有效地消除小區間干擾。最優的臟紙編碼(DPC)和次優的線性預編碼用于消除小區間干擾已經得到了廣泛的研究，但是DPC計算復雜度較高，在實際系統中很難應用；線性預編碼通常需要基站發射天線數與服務用戶總的接收天線數滿足一定的關系。一種基于最大化信漏噪比(SLNR)的預編碼設計方案，由于不需要考慮發射天線與接收天線數的關系，且預編碼的設計考慮了噪聲的影響，因此該方案性能上要優于迫零波束形成。以上這些方案都可以顯著地提升系統的性能，但是這些方案通常需要基站已知完全信道狀態信息(Full-CSI)，并假設基站間通過理想的回程鏈路進行信息交互。但是在實際系統中很難獲取完全信道狀態信息，而且對于容量有限的回程鏈路，基站間大量的信息交互無疑會增加其負載。

干擾對齊技術作為CoMP技術中的一個關鍵技術之一，自提出以來受到廣泛關注，干擾對齊的思想是把接收信號空間劃分為期望信號空間和干擾信號空間兩部分。在發射機設計預編碼矩陣，將接收機中的所有干擾壓縮到維度較低的干擾子空間，獨立于干擾子空間的剩余子空間用來傳輸期望信號，從而獲得最大自由度。現在有的理論已經證明通過干擾對齊，在K個用戶的無線通信信道中，每個用戶最多能獲得相當于只有一個用戶時總頻譜資源的1/2，K個用戶能夠獲得的頻譜資源為只有一個用戶時的K/2倍。因此，干擾對齊能夠極大提高系統的頻譜利用率。

【發明內容】

有鑒于此，本發明的目的是提供一種基于MIMO系統總干擾泄漏最小的預編碼矩陣組的選擇算法，能夠提升系統的和速率性能。

為了實現上述目的，本發明提出一種基于MIMO系統總干擾泄漏最小的預編碼矩陣組的選擇算法，其包括：

步驟1，遍歷系統中所有的變換矩陣；

步驟2，對變換矩陣進行特征值分解，根據最大自由度準則選出一半的特征向量作為一個發射機的預編碼矩陣；

步驟3，求得其他發射機的預編碼矩陣；

步驟4，計算系統的總干擾泄漏；

步驟5，選出使系統總干擾泄漏最小的預編碼組所對應的變換矩陣為需要選擇的最優變換矩陣；

步驟6，選出的最優變換矩陣做特征值分解，求出所有發射機的預編碼矩陣，用于干擾對齊；求出接收端干擾抑制矩陣，用于抑制干擾。

進一步地，所述所有發射機的預編碼矩陣是根據協作干擾對齊算法來計算的。

本發明提出了一種基于MIMO系統總干擾泄漏最小的預編碼矩陣組的選擇算法，本發明的和速率性能優于現有的經典干擾對齊算法、基于特征子信道算法和協作干擾對齊算法，在統計信道狀態信息下有更強的適應性。

【附圖說明】

圖1是本發明的選擇算法的流程框圖。

圖2是本發明在基站和用戶均配置M根天線的三蜂窩MU-MIMO干擾對齊通信示意圖。

圖3是本發明在仿真環境：小區數和用戶數K=3,基站和用戶均配置M=4根天線，仿真比較所發明選擇算法與其他幾種干擾對齊算法的和速率性能的比較曲線圖。

圖4是本發明在仿真環境：小區數和用戶數K=3,基站和用戶均配置M=4根天線，仿真比較所發明選擇算法與其他幾種干擾對齊算法在統計信道狀態信息下的和速率性能的比較曲線圖。

【具體實施方式】

下面是對本發明基于MIMO系統總干擾泄漏最小的預編碼矩陣組的選擇算法進行具體說明。