[發(fā)明專(zhuān)利]一種異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行通信中的兩階段干擾對(duì)齊方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410479702.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104219703B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王璽鈞;盛敏;劉國(guó)慶;張琰;李建東;韓維佳;焦萬(wàn)果;李渝舟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W24/04
• 分類(lèi)號(hào): H04W24/04
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行通信中的兩階段干擾對(duì)齊方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1，宏基站選擇S個(gè)宏用戶(hù)進(jìn)行服務(wù)，其中S≤M₀，M₀為宏基站的天線數(shù)目；每個(gè)smallcell基站選擇一個(gè)用戶(hù)進(jìn)行服務(wù)；

步驟2，被選擇的用戶(hù)測(cè)量所有基站到自身的信道狀態(tài)信息(CSI)，并反饋給為自己服務(wù)的基站；

步驟3，每個(gè)smallcell基站將接收到的CSI信息發(fā)送給宏基站；

步驟4，將宏基站標(biāo)記為0，宏基站選擇的S個(gè)宏用戶(hù)標(biāo)記為{k₁,k₂,...,k_S}；由于每個(gè)smallcell基站只選擇一個(gè)用戶(hù)進(jìn)行服務(wù)，因此用smallcell基站的編號(hào)來(lái)標(biāo)記其所服務(wù)的用戶(hù)；同時(shí)，由于每個(gè)小區(qū)只有一個(gè)基站，因此smallcell基站的編號(hào)也用以標(biāo)記相應(yīng)的smallcell；smallcell基站{1,2,...,L}組成一個(gè)小組A，smallcell基站{L+1,L+2,...,L+J}組成一個(gè)小組B，其中：

Δ＝M+N-(S+1)d，M為每個(gè)smallcell基站的發(fā)送天線數(shù)目，所有smallcell基站都具有相同數(shù)目的發(fā)送天線；N為每個(gè)用戶(hù)的接收天線數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶(hù)均具有相同的接收天線數(shù)目；d為每個(gè)宏用戶(hù)及小組A中每個(gè)smallcell用戶(hù)所接收到的數(shù)據(jù)流的數(shù)目，即宏基站給每個(gè)宏用戶(hù)都發(fā)送d個(gè)數(shù)據(jù)流，小組A中每個(gè)smallcell基站也給其服務(wù)的用戶(hù)發(fā)送d個(gè)數(shù)據(jù)流；所述小組A中的smallcell及所述小組B中的smallcell具有以下特性：

首先，所述小組A中的smallcell之間存在嚴(yán)重的干擾，即smallcelli(i∈{1,...,L})至少滿(mǎn)足以下條件中的一個(gè)：

(1)smallcell i的基站至少對(duì)小組A中其它smallcell基站服務(wù)的用戶(hù)中的一個(gè)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，即P_j為smallcell基站j的發(fā)射功率，P_i為smallcell基站i的發(fā)射功率,H_j,i表示smallcell基站i到用戶(hù)j的干擾信道矩陣，H_j,j為基站j到其所服務(wù)用戶(hù)j的直接信道矩陣，||·||_F表示矩陣的F-范數(shù)，α為一個(gè)門(mén)限值，在配置系統(tǒng)參數(shù)時(shí)給定；

(2)smallcell i中的用戶(hù)受到小組A中其它smallcell的基站的至少一個(gè)基站的嚴(yán)重干擾，即H_i,j表示smallcell基站j到用戶(hù)i的干擾信道矩陣；H_i,i為基站i到所服務(wù)用戶(hù)i的直接信道矩陣；

其次，所述小組B中的smallcell基站對(duì)所述小組A中smallcell用戶(hù)造成很弱的干擾，即β為一個(gè)門(mén)限值，在配置系統(tǒng)參數(shù)時(shí)給定；且小組A中smallcell基站對(duì)小組B中smallcell用戶(hù)造成很弱的干擾，即同時(shí)，所述小組B中smallcell基站對(duì)小組B中其它smallcell的用戶(hù)造成很弱的干擾，即

步驟5，所述宏基站給自身及所述小組A中的smallcell基站設(shè)計(jì)發(fā)送預(yù)編碼矩陣；步驟5.1，宏基站對(duì)如下矩陣進(jìn)行計(jì)算：

其中，H_L+x,0表示從宏基站到小組B中的用戶(hù)L+x的信道矩陣，x＝1,2,...,q，表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置操作，null(·)表示求矩陣的零空間；

步驟5.2，宏基站使用分層干擾對(duì)齊計(jì)算所述宏基站及小組A中smallcell基站的發(fā)送預(yù)編碼矩陣，在此過(guò)程中宏基站使用如下等效信道矩陣

H~l,0=Hl,0W0,l=1,2,...,L;]]>

H~ks,0=HkS,0W0,s=1,2,...,S;]]>

所述分層干擾對(duì)齊具體包括如下過(guò)程：

步驟5.2.1，所述小組A中的smallcell基站生成隨機(jī)預(yù)編碼矩陣V_j，V_j滿(mǎn)足條件是V_j的共軛轉(zhuǎn)置，j＝1,2,...,L，I_d為d×d的單位矩陣；

步驟5.2.2，令

步驟5.2.3，根據(jù)步驟5.2.2中的發(fā)送預(yù)編碼矩陣計(jì)算干擾協(xié)方差矩陣：其中，H_i,j是基站j到用戶(hù)i的干擾信道矩陣，P_j是基站j的發(fā)送功率，i∈{k₁,...,k_S,1,...,L}；

步驟5.2.4，判斷干擾泄露I_f是否小于干擾泄露門(mén)限值ε，如果是，則步驟5.2.2中的發(fā)送預(yù)編碼矩陣即為基站j所需要的發(fā)送預(yù)編碼矩陣，令并進(jìn)入步驟5.2.7；否則，進(jìn)入步驟5.2.5；其中，干擾泄露Tr[IF_i]為步驟5.2.3中所述干擾協(xié)方差矩陣IF_i的跡，ε為給定的干擾泄露門(mén)限值，在配置系統(tǒng)參數(shù)時(shí)給定；

步驟5.2.5，基于步驟5.2.3中得出的所述干擾協(xié)方差矩陣IF_i，計(jì)算用戶(hù)的接收濾波器：U_i＝v_d[IF_i],i∈{k₁,...,k_S,1,...,L}，其中，U_i為用戶(hù)i的接收濾波器，v_d[IF_i]是由干擾協(xié)方差矩陣IF_i最小的d個(gè)特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量構(gòu)成的矩陣；

步驟5.2.6，根據(jù)步驟5.2.5中的用戶(hù)接收濾波器，按照公式計(jì)算基站j的發(fā)送預(yù)編碼矩陣并返回步驟5.2.2；其中，U_i為步驟5.2.5中用戶(hù)i的接收濾波器，j＝1,2,...,L；

步驟5.2.7，基于步驟5.2.3中得出的所述干擾協(xié)方差矩陣IF_i，計(jì)算用戶(hù)的接收濾波器：U_i＝v_d[IF_i],i∈{k₁,...,k_S,1,...,L}；

步驟5.2.8，計(jì)算宏基站的發(fā)送預(yù)編碼矩陣：

首先計(jì)算如下矩陣：

其中s＝1,2...,S，則宏基站的發(fā)送預(yù)編碼矩陣為：

V0=[W0V~k1,...,W0V~kS];]]>

步驟6，所述宏基站設(shè)計(jì)所述小組B中的smallcell基站的發(fā)送預(yù)編碼矩陣；步驟6.1，設(shè)計(jì)smallcell基站{L+1,L+2,...,L+q}的發(fā)送預(yù)編碼矩陣，具體為：

步驟6.1.1，宏基站計(jì)算如下矩陣：

步驟6.1.2，宏基站對(duì)如下矩陣進(jìn)行奇異值分解：

其中矩陣Λ_j的對(duì)角元素為矩陣的奇異值，smallcell基站j的發(fā)送預(yù)編碼矩陣V_j可計(jì)算為其所服務(wù)的用戶(hù)j的接收濾波器為

步驟6.2.設(shè)計(jì)smallcell基站{L+q,...,L+J}的發(fā)送預(yù)編碼矩陣，具體為：

步驟6.2.1，宏基站計(jì)算如下矩陣

步驟6.2.2，宏基站對(duì)如下矩陣進(jìn)行奇異值分解

Smallcell基站j的發(fā)送預(yù)編碼矩陣即為其所服務(wù)的用戶(hù)j的接收濾波器為

步驟7，宏基站將得到的各smallcell基站的發(fā)送預(yù)編碼矩陣及對(duì)應(yīng)用戶(hù)的接收濾波器通過(guò)回程鏈路發(fā)送給相應(yīng)的smallcell基站；

步驟8，宏基站與各smallcell基站將其用戶(hù)的接收濾波器發(fā)送給相應(yīng)的用戶(hù)，并使用步驟5和6中得到的發(fā)送預(yù)編碼矩陣給各自服務(wù)的用戶(hù)發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟9，各用戶(hù)使用接收到的接收濾波器，以消除干擾并接收數(shù)據(jù)。