[發明專利]一種分層異構多小區MIMO系統干擾消除方法及裝置

有效

• 申請號: 201611263247.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106788860B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 陸陽;安春燕;李建岐;劉偉麟;章揚;李斌;趙成林;遲楠;張夢潔;劉文亮;林樹
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;北京郵電大學;復旦大學;國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司廈門供電公司;國家電網公司
• 主分類號: H04J11/00
• 分類號: H04J11/00;H04B7/0413;H04B7/08
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 馬永芬

本發明提供一種分層異構多小區MIMO系統干擾消除方法，通過對宏小區用戶和基站、微小區用戶和基站進行聯合預編碼，能夠有效消除小區間的相互干擾。首先通過對微小區用戶進行接收濾波矩陣設計，將宏小區基站對同一微小區的干擾對齊到相同的信號空間，其次通過宏小區發送預編碼的設計，完全消除宏小區基站對微小區用戶的干擾。在此基礎上，根據宏小區和微小區對傳輸速率的不同需求，通過宏小區接收濾波矩陣的設計消除宏小區的用戶間干擾，并通過微小區基站發送預編碼的設計消除。該方法通過減少和消除小區間的相互干擾，因而能夠顯著提升多小區多用戶并存狀態下和復雜電磁環境下的無線通信性能，在智能電網等各類復雜多小區網絡中的可靠傳輸具有良好的應用潛力。

技術領域

本發明涉及通信領域，具體涉及一種分層異構多小區MIMO系統信號干擾消除方法及裝置。

背景技術

智能電網技術通過對變電設備的實時監控，極大地提升了電網企業的監管水平和企業運行效率。無線通信技術作為智能電網檢測數據傳輸的重要技術，是智能電網建設的重要部分。然而，智能電網系統電磁環境復雜，對無線通信技術提出了巨大的技術挑戰。具體而言：智能電網中監控節點眾多，多個小區并存并形成復雜的干擾結構；業務種類多樣，即有高服務質量要求、低速率的設備監控數據，又有監控視頻等高速數據傳輸需求；工作現場電磁環境復雜，其噪聲與變電設備的運轉息息相關，已不再服從蜂窩無線通信中所通常假設的高斯統計分布，還存在高強度脈沖噪聲，進一步干擾了無線通信的正常進行。在這種情況下，傳統的干擾管理技術難以適應工業無線網絡傳輸高可靠性的要求。

在當前工業無線網絡廣泛使用無線局域網和短距離無線通信技術進行數據傳輸，包括采用802.11標準進行高速數據傳輸和采用802.15.4標準進行低速低功耗數據傳輸。這些設備均工作在ISM頻段，大量設備的共存使得相互間產生嚴重的干擾，成為制約數據傳輸質量的關鍵因素之一。802.11和802.15.4標準均采用競爭接入的方式進行干擾管理，一方面，從本質上是對頻譜資源的劃分,并沒有實質上消除干擾帶來的不利影響；另一方面，采用載波偵聽檢測(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance,CSMA/CA)機制來競爭接入無線信道，在傳輸業務量大，網絡密集部署的條件下，發射信號的碰撞和退避不僅會導致頻譜資源的大量浪費，還會導致數據傳輸可靠性低，傳輸時延增大，時延抖動增加，難移滿足工業數據傳輸對可靠性和實時性的需求。

在實際應用中，由于采集數據多樣，現場電磁環境復雜，常形成分層異構的網絡結構。例如在電網輸配電現場，采用無線通信技術的站控層和過程層形成了典型的分層異構網絡結構，其中站控層作為宏小區實現高速傳輸，過程層作為微小區實現低速數據采集。在這種復雜的網絡結構和電磁環境下，如何有效的消除干擾，提高通信的可靠性，是當前無線通信領域面臨的重要問題。多輸入多輸出技術(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)通過在發送端和接收端均采用多根天線，實現分集發送和接收，并構建多個并行的空間域傳輸信道。通過引入空域信號維度，MIMO系統能夠增加信號傳輸的可靠性，并將原來僅僅在頻域和時域空間的信號設計問題擴展到空間域，能夠有效增加信號的自由度，提高系統的容量。但是，在分層異構多小區MIMO系統中，宏小區與微小區、微小區之間均廣泛存在相互干擾，嚴重降低用戶的信干比和整個通信系統的容量。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于現有技術中分層異構多小區MIMO系統中存在干擾難以消除、影響通信質量。

本發明提供一種分層異構多小區MIMO系統干擾消除方法，所述分層異構多小區MIMO系統包括一個宏小區和在所述宏小區覆蓋范圍內的多個微小區，包括如下步驟：對微小區用戶分組，針對微小區用戶設置第一接收濾波矩陣，將宏小區基站對同一微小區的干擾對齊到相同的信號空間；對宏小區基站的發射信號進行第一預編碼，消除宏小區基站對微小區用戶的干擾；針對宏小區用戶設置第二接收濾波矩陣，消除宏小區的用戶間干擾；對微小區基站的發射信號進行第二預編碼，消除微小區基站對宏小區用戶的干擾以及同一微小區內其它用戶的干擾。