[發明專利]MIMO?IBC系統中基于兩層預編碼結構的干擾對齊方法

有效

• 申請號: 201410266956.6
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104052697B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 景小榮;趙月芳;張祖凡;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04B7/0413;H04B7/0456
• 代理公司: 重慶華科專利事務所50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及多輸入多輸出干擾廣播信道(Interference?Broadcast?Channel，IBC)系統中一種基于兩層預編碼結構的干擾對齊(Interference?Alignment，IA)方法。

背景技術

在MIMO系統中，ICI是獲取高頻譜利用率的主要制約因素。小區間干擾(Inter-Cell?Interference，ICI)和用戶間干擾(Inter-User?Interference，IUI)是制約信道容量的主要因素。近年來，干擾對齊(Interference?Alignment，IA)技術的提出為MIMO干擾信道(Interference?Channel，IC)中ICI信號的管理提出了一種新的思路：接收端將ICI信號對齊在特定的干擾子空間內，而干擾子空間的正交子空間則用于期望信號的傳輸。研究表明，在MIMO-IC中，運用IA技術，每個小區能獲得1/2的自由度(Degrees?of?Freedom，DoF)。

在早期研究中，IA技術多用于干擾信道，其主要研究集中在IA技術所能獲得的最優DoF、系統容量的上下限、實現IA所需要的收發天線數等問題。而在多小區MIMO-IBC系統中，一個基站對應多個用戶，因此，用戶不僅接收到ICI信號，還接收到IUI信號，這比單純的MIMO-IC要復雜很多，而目前對多小區MIMO-IBC系統中IA技術的研究并不是很多。

在多小區多用戶場景中，IA技術能有效地消除ICI信號和IUI信號，從而顯著地提升信道容量。目前，針對多小區多用戶環境下的IA算法研究可大致分為兩類：迭代算法和直接算法。迭代算法通過不斷地循環迭代預編碼矩陣和接收矩陣來實現IA，而直接算法則用閉式求解方式。迭代算法往往能獲得較高的信道容量，尤其在低信噪比條件下；但是，迭代算法復雜度高、收斂速度慢。而直接算法主要針對2個小區的MIMO-IBC系統，通過聯合設計預編碼矩陣和接收矩陣來實現干擾對齊，且要求收、發天線數目必須滿足特定條件。

發明內容

有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是，針對多小區MIMO-IBC系統，采用迭代算法復雜度高、收斂速度慢；采用直接算法通過聯合設計預編碼矩陣和接收矩陣實現干擾對齊，要求收、發天線數目必須滿足特定條件。根據多小區MIMO-IBC系統的特點，提出一種基于兩層預編碼結構的干擾對齊方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案是，設計一種基于兩層預編碼結構的干擾對齊方法。系統場景設置為：小區數為G，小區內用戶數為K，每個用戶均對應d個數據流，所有小區基站天線數均為N_t、用戶天線數均為N_r，并用(G,N_t)×(K,N_r)來標識，小區g中用戶k用符號g_k來表示，基站只向本小區內的用戶傳輸信號。構造任意Kd階非奇異矩陣{Q_gl}(g≠l；g,l＝1,...G)，設計基站的外層預編碼矩陣將所有ICI信號對齊在一個低維度的干擾子空間內；接收端設計接收矩陣以消除ICI信號；設計基站內層預編碼矩陣以消除IUI信號。其中，表示維度為N_t×Kd的復矩陣，表示維度為d×N_r的復矩陣，表示維度為Kd×d的復矩陣。()^H表示求取矩陣的共軛轉置。具體包括如下步驟：

設計基站的外層預編碼矩陣將所有ICI信號對齊在一個低維度的干擾子空間內；設計用于消除ICI信號的接收矩陣因此，是ICI信號的零空間。