[發明專利]宏小區多用戶MIMO系統下行異構網絡的干擾抑制方法

有效

• 申請號: 201410211273.0
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103973352B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 劉偉;李建東;孫佳興;黃鵬宇
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,王喜緩

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及多用戶MIMO系統下行異構網絡的干擾抑制方法，可用于存在任意多個宏小區用戶的異構網絡。

背景技術

近年來，隨著移動通信網絡的快速發展，人們對數據傳輸速率、服務質量QoS的要求日益增加。在此背景下，異構網絡的產生有力地提高了移動網絡的頻譜效率。異構網絡是將微小區Micro-Cell布置在宏小區Macro-Cell內來提供高數據傳輸速率，同時提高小區覆蓋范圍的技術。這里微小區的類型可以分為微微小區Pico-Cell和毫微微小區Femto-Cell。由于微小區的覆蓋區域較小，微小區基站只需要較小的發射功率，并且微小區與宏小區共享信道，異構網絡能夠提高頻譜效率。

但是另一方面，將微小區搭建在宏小區內，不可避免地會對宏小區用戶產生干擾，特別是靠近微小區邊緣的宏小區用戶會受到微小區基站的強烈干擾。因此，如何解決宏小區和微小區之間的相互干擾對于提高異構網絡的系統性能至關重要。目前已有許多研究集中于干擾協調方法，比如資源，即時間/頻譜劃分方法。

另外，干擾對齊方法IA已經被提出用來提高移動網絡的系統性能。它的關鍵思想是在信號接收端將干擾信號對齊到一個干擾子空間，這樣與干擾子空間正交的子空間就可以用來接收期望信號。

在已知移動網絡信道全局信息情況下的IA方案已被提出，來提高無線網絡系統性能，并且獲得最佳的自由度DoF。而在僅知道用戶節點局部信息時，利用無線網絡對偶性，大量的迭代算法也已經被應用到IA技術中。

分組干擾對齊IA方案最早是在兩小區下行移動網絡中提出，用來對齊小區間的相互干擾，其核心思想是將每個小區的用戶分為一組，協調的設計同一組用戶的接收機處理矩陣，用來有效對齊小區間的干擾ICI，之后通過設計各基站的發射預編碼矩陣來消除ICI和小區內用戶之間的干擾IUI。分組干擾對齊算法能夠使基站用較少的發射天線來實現IA技術，并且在多小網絡得到進一步推廣。

而對于存在一個宏小區和兩個微小區的下行異構網絡,跨層干擾對齊方案HIA已經被提出。HIA通過協調設計兩個微小區基站發射預編碼矩陣，對齊了兩個微小區基站對每個宏小區用戶的干擾。然而，HIA目前只是針對只存在兩個宏小區用戶的場景，當宏小區用戶數目為任意多個時，HIA并不能很好解決異構網絡中的干擾問題。

發明內容

本發明的目的在于針對HIA的不足，提出一種多用戶MIMO系統下行異構網絡的干擾抑制方法，以有效消除兩個微小區基站對任意數量的宏小區用戶的干擾。

實現本發明目的的技術方案是：將宏小區戶總數分為偶數和奇數兩種場景分別進行討論，結合分組干擾對齊方法，將宏小區用戶兩兩分為一組，通過協調設計同一組中宏小區用戶的接收機處理矩陣，分別對齊來自每個微小區基站的干擾信道，具體過程如下：

(1)設異構網絡中共有3個小區，即一個宏小區和兩個微小區，并設宏小區共有任意個用戶，兩個微小區各有一個用戶；設宏小區基站有M根天線，兩個微小區基站以及所有用戶都有N根天線；宏小區基站對每個宏小區用戶發射d數據流，第一個微小區基站和第二個微小區基站分別對各自微小區用戶發射d′數據流，其中M,N,d和d′都為大于或等于1的自然數；

(2)判斷宏小區用戶總數的奇偶性，若為偶數，則執行步驟(3),若為奇數，則執行步驟(4)；

(3)設計宏小區用戶總數為偶數K時，異構網絡的發射預編碼矩陣和接收機處理矩陣：

(3.1)設異構網絡共有K+2個用戶，宏小區基站對應前K個宏小區用戶，第一個微小區基站和第二個微小區基站分別對應第K+1和K+2個微小區用戶,K為大于1的偶數；

(3.2)將所有宏小區用戶分組，其中每兩個宏小區用戶為一組，得到組；

(3.3)協調設計每一組中的兩個宏小區用戶的N×d維接收機處理矩陣U_2n-1和U_2n，使兩個微小區基站到每組中兩個宏小區用戶的干擾各自對齊到一個子空間；

(3.4)分別設計兩個微小區基站的N×d′維發射預編碼矩陣V_K+1和V_K+2，以消除兩個微小區基站對K個宏小區用戶的干擾；

(3.5)分別設計兩個微小區用戶的N×d′維接收機處理矩陣波器U_K+1和U_K+2，以消除兩個微小區之間的相互干擾；