[發(fā)明專利]MIMO干擾廣播信道的拓撲干擾對齊方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611269836.7
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106656289B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉偉;陳丹;李建東;劉勤;黃鵬宇
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0452;H04B7/0456;H04L12/24;H04L25/03
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

1.一種MIMO干擾廣播信道的拓撲干擾對齊方法，包括：

1)系統(tǒng)設(shè)置:

設(shè)多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC系統(tǒng)有L個小區(qū)，每個小區(qū)包含一個基站和若干個用戶，第i個小區(qū)MS i中服務(wù)本小區(qū)K_i個用戶的基站為BS i，該小區(qū)中第j個用戶表示為MS[i,j]，i∈{1,2,...,L},j∈{1,2,...,K_i}，基站BS i配置的天線數(shù)為M_i，用戶MS[i,j]配置的天線數(shù)為N_ij，小區(qū)MS i配置的天線數(shù)目為N_i，設(shè)置M_i≥N_i，當(dāng)M_i＜N_i時，關(guān)閉(N_i-M_i)根接收天線即可得到M_i≥N_i；

2)利用多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC的拓撲信息，構(gòu)建多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC的部分連接模型，實現(xiàn)步驟為：

首先對一個基站端BSm上所有天線到另一個小區(qū)中用戶端MS[i,j]上所有天線的干擾信號功率進行集成，得到該條干擾鏈路的干擾功率，m≠i,m∈{1,2,...,L}；然后將每個用戶端接收到的來自多個干擾鏈路的干擾功率之和P小于系統(tǒng)給定的干擾門限η的干擾鏈路均置為0，并忽略這些干擾鏈路，其余的干擾鏈路置為1，得到MIMO IBC的部分連接模型；

3)對構(gòu)建的多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC部分連接模型中每個小區(qū)進行虛擬基站擴展，即假設(shè)每個小區(qū)的基站數(shù)量與該小區(qū)服務(wù)的用戶數(shù)量相等，并對擴展的基站添加強干擾鏈路連接，得到多輸入多輸出干擾信道MIMO IC的部分連接模型，實現(xiàn)步驟為：

首先將多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC的部分連接模型中每個小區(qū)內(nèi)的基站數(shù)目擴展至和該小區(qū)內(nèi)的服務(wù)用戶數(shù)相等，然后在擴展后的部分連接模型中，給第i個小區(qū)內(nèi)的第j個基站BS[i,j]配置與擴展前的基站BS i相同的發(fā)射天線數(shù)目M_i，最后給擴展的基站添加強干擾鏈路連接：對多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC部分連接模型中存在強干擾鏈路連接的基站BS m和用戶MS[i,j]對應(yīng)的多輸入多輸出干擾信道MIMO IC部分連接模型中的基站BS[i,j]和用戶MS[i,j]之間添加強干擾鏈路連接，得到多輸入多輸出干擾信道MIMO IC的部分連接模型；

4)根據(jù)多輸入多輸出干擾信道MIMO IC的部分連接模型，聯(lián)合設(shè)計該模型滿足拓撲干擾對齊條件的預(yù)編碼矩陣和解碼矩陣實現(xiàn)步驟為：

4a)將多輸入多輸出干擾信道MIMO IC的部分連接模型中的每個節(jié)點視作單天線節(jié)點，得到單輸入單輸出干擾信道SISO IC的部分連接模型，并求解得到的模型滿足拓撲干擾對齊條件的預(yù)編碼矩陣和解碼矩陣其獲取步驟為：

4a1)將多輸入多輸出干擾信道MIMO IC的部分連接模型中的每個節(jié)點視作單天線節(jié)點，得到單輸入單輸出干擾信道SISO IC的部分連接模型，并根據(jù)得到的模型構(gòu)建單輸入單輸出干擾信道SISO IC索引編碼矩陣A的矩陣填充模型：

其中，表示索引編碼矩陣A中第行第列的元素，表示強干擾收發(fā)對的集合，([m,n],[i,j])表示在虛擬基站擴展后的多輸入多輸出干擾信道MIMO IC的部分連接模型中，從基站BS[m,n]到用戶MS[i,j]之間的強干擾鏈路，×表示需要進行填充的元素；

4a2)運用交替投影算法對矩陣填充模型中需要進行填充的元素×進行填充,得到填充后的索引編碼矩陣A以及A的秩e，實現(xiàn)步驟為：

4a21)設(shè)交替投影算法的起始隨機矩陣為A^m；

4a22)對A^m進行投影，得到矩陣A^m的一個秩為e的最佳近似矩陣：B^m＝svds(A^m,e),其中，svds(,)表示截斷奇異值分解；

4a23)對B^m進行投影，得到填充矩陣A^m+1：

其中,S^c表示集合S的補集,表示集合S^c中的元素對應(yīng)的矩陣元素按矩陣Β^m中的對應(yīng)元素取值,I表示單位矩陣；

4a24)對4a22)和4a23)進行迭代運算，當(dāng)4a22)中的迭代結(jié)果B^m滿足：或4a23)中的迭代結(jié)果A^m+1滿足:時，交替投影收斂，得到填充后的索引編碼矩陣A以及A的秩e，其中，表示集合S^c中的元素對應(yīng)的矩陣元素按矩陣B^m中的對應(yīng)元素取值，表示集合S^c中的元素對應(yīng)的矩陣元素按矩陣A^m+1中的對應(yīng)元素取值；

4a3)對索引編碼矩陣A進行分解，得到單輸入單輸出干擾信道SISO IC的預(yù)編碼矩陣和解碼矩陣分解公式為：

其中，表示對單輸入單輸出干擾信道SISO IC的解碼矩陣進行轉(zhuǎn)置操作得到的矩陣，U表示將按行累加得到的矩陣，V表示將單輸入單輸出干擾信道SISO IC的預(yù)編碼矩陣按列累加得到的矩陣，T表示矩陣轉(zhuǎn)置；

4b)利用預(yù)編碼矩陣和解碼矩陣設(shè)計多輸入多輸出干擾信道MIMO IC滿足拓撲干擾對齊條件的預(yù)編碼矩陣和解碼矩陣

5)利用預(yù)編碼矩陣和解碼矩陣設(shè)計多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC的預(yù)編碼矩陣V_i和解碼矩陣u_ij，并利用預(yù)編碼矩陣V_i和解碼矩陣u_ij對小區(qū)間的干擾進行消除，得到用戶端MS[i,j]處的轉(zhuǎn)置接收信號向量l_ij，實現(xiàn)步驟為：

5a)根據(jù)多輸入多輸出干擾信道MIMO IC滿足拓撲干擾對齊的預(yù)編碼矩陣和解碼矩陣為多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC系統(tǒng)分配預(yù)編碼矩陣V_i和解碼矩陣u_ij：

5b)構(gòu)建基站BSi處維度為(N_ie×e)的發(fā)射信號塊e表示矩陣A的秩；

5c)利用基站BS i的發(fā)射信號塊以及預(yù)編碼矩陣V_i，構(gòu)建基站BSi的發(fā)射信號矩陣X_i，發(fā)射信號矩陣X_i經(jīng)過信道作用后到達用戶端MS[i,j]，得到用戶端MS[i,j]的接收信號矩陣Y_ij；

5d)對用戶端MS[i,j]接收到的信號矩陣Y_ij進行轉(zhuǎn)置,得到轉(zhuǎn)置后的接收信號矩陣并利用解碼矩陣u_ij對該轉(zhuǎn)置后的接收信號矩陣進行解碼，得到用戶端MS[i,j]處的轉(zhuǎn)置接收信號向量l_ij；

6)對轉(zhuǎn)置接收信號l_ij進行再轉(zhuǎn)置，得到再轉(zhuǎn)置后的接收信號再將小區(qū)MS i內(nèi)所有用戶的再轉(zhuǎn)置接收信號進行累加，得到混合接收信號利用混合接收信號設(shè)計用于消除小區(qū)內(nèi)干擾的預(yù)處理矩陣G_i，并將其代入小區(qū)MS i的混合接收信號得到無干擾的接收信號。