[發明專利]一種基于部分干擾對齊的協調波束賦形方法及裝置

有效

• 申請號: 201410005816.3
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN104767556B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 李斌;張國梅;呂學雷;李國兵;秦洪峰
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04L1/06
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 田紅娟;龍洪

本發明公開了一種基于部分干擾對齊的協調波束賦形方法及裝置，該方法包括：在多點協作傳輸協作簇內基站覆蓋的終端的可選部分干擾對齊方式中，根據弦距離準則選擇最優的部分干擾對齊方式；所述基站采用所述最優的部分干擾對齊方式向所述終端發送信號。本發明提供的方法及裝置可以針對各種不同的部分干擾對齊方式，在保證壓縮了干擾子空間的同時改善期望信號的接收強度，從而達到有效提高系統和速率的目的。

技術領域

本發明涉及無線通信中協作多點傳輸領域，具體涉及一種基于部分干擾對齊的協調波束賦形方法及裝置。

背景技術

協調波束賦形：一種協作多點傳輸模式，在該模式下相鄰小區間不需要數據共享，僅通過基站間的接口互相共享干擾信道信息，每個節點僅為覆蓋區域內的終端提供服務，通過干擾協調的方式降低小區間干擾的影響。協調波束賦形是協作多點傳輸技術的一個重要分支，在Backhaul(回程鏈路)開銷和系統性能之間提供了一種折中方案，與聯合處理相比，協調波束賦形僅需在基站共享信道狀態信息，即可通過收發波束優化、功率控制、用戶調度等方法協調和抑制小區間的干擾，容易在現有的網絡架構下實現。研究表明，當系統中的終端數足夠多時，通過這種干擾協調方式可以顯著的改善系統性能。

現有協調波束賦形方案主要包括基于對偶理論協調波束賦形方案和基于博弈理論的協調波束賦形方案。前者主要利用上下行對偶理論，將發送波束賦形問題轉化為接收波束賦形問題進行求解，以降低實現難度和計算復雜度；后者則從小區之間博弈的角度來考慮，通過不同的游戲規則，取得系統性能增益。具體又分為非合作的利己方案和基于合作的利他方案以及利己利他折中方案。

除以上兩大類協調波束賦形方案以外，另一種新穎的方案是基于干擾對齊(Interference Alignment，IA)的協調波束賦形方案。干擾對齊的基本原理是通過在基站端設計發送預編碼矩陣，使信號在經過無線信道傳輸到達終端以后，所有的干擾信號能夠疊加到一個維度盡量小的接收信號子空間里，并且使期望信號在一個與之線性無關的子空間里，然后在終端用干擾抑制矩陣來使干擾迫零，提高系統容量。

干擾對齊技術是近年來的一個研究熱點，它能夠充分利用系統的自由度，在干擾較大情況下終端協調彼此間的干擾。干擾對齊通過預編碼技術使干擾在接收端重疊在一起，從而徹底消除干擾對期望信號的影響。與忽略干擾、解碼/消除干擾以及正交接入(避免干擾)等現有處理干擾的方法不同，IA通過縮減干擾所占的信號維度，使期望信號維度，即自由度(Degree OfFreedom，DOF)最大化，然后在終端采用迫零(Zero Forcing，ZF)檢測等方法來消除干擾、提取期望信號。

目前，IA技術中獲得預編碼矩陣(矢量)的途徑主要有兩種：直接法和迭代法。直接法可以得到預編碼矩陣的閉式解，相對簡單，但是需要知道理想的全局信道狀態信息(Channel State Information,CSI)；迭代法利用上、下行信道的互易性，通過收發兩端交替迭代，最優化目標函數來獲得預編碼矩陣，實現復雜度較高。最具代表性的是Gomada，Jafar等人提出的分布式IA迭代算法以及最大信干噪比(Max-SINR)算法，其中分布式IA的目標是最小化干擾泄露到期望子空間的能量，而Max-SINR則是最大化接收SINR。目前的許多研究是針對這兩類方法進行優化和改進的。例如，在直接法中，基于弦距離準則或最優特征子信道對經典IA方案進行預編碼矢量選擇；在基于迭代的分布式IA方案中，目標函數由最小化干擾泄漏到期望子空間的功率逐漸轉化為最小化干擾泄漏到期望空間的功率以及期望信號泄漏到干擾空間的功率的加權求和。

傳統的干擾對齊方法是將所有的干擾對齊到一個維度盡量小的子空間內，但是隨著終端數量的增加，干擾對齊的約束條件會急劇增加從而導致對齊難以實現。現有的部分干擾對齊方法多數給出固定的對齊方式，鮮見有考慮從多種對齊方式中進行針對性選擇的方法。此外，當終端使用有限的比特數目向基站端反饋CSI信息時，由于信道或預編碼的量化，系統將不可避免地產生顯著的性能損失。這一問題對于干擾對齊尤為突出，在有限反饋情況下，干擾無法實現完全對齊。