[發明專利]MIMO干擾廣播信道的拓撲干擾對齊方法

有效

• 申請號: 201611269836.7
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106656289B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 劉偉;陳丹;李建東;劉勤;黃鵬宇
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0452;H04B7/0456;H04L12/24;H04L25/03
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

本發明提出了一種MIMO干擾廣播信道的拓撲干擾對齊方法，用以解決現有技術無法實現廣義MIMO IBC的拓撲干擾對齊的技術問題，實現步驟為：設置系統；構建MIMO IBC的部分連接模型，然后通過虛擬基站擴展將其轉化為MIMO IC的部分連接模型；求解MIMO IC系統滿足拓撲干擾條件的預編碼矩陣和解碼矩陣；設計MIMO IBC預編碼矩陣以及解碼矩陣，并結合恰當的信號處理技術來消除小區間干擾；設計基站端的預編碼矩陣來消除小區內干擾。本發明能夠實現廣義MIMO IBC的拓撲干擾對齊，并能夠分析出給定拓撲信息的MIMO IBC系統可達自由度的下界。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及一種拓撲干擾對齊方法，具體涉及一種MIMO干擾廣播信道的拓撲干擾對齊方法，可用于多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC系統。

背景技術

在無線通信系統中，由于信號傳播環境的復雜性，如何克服多徑衰落，陰影效應等因素，從而有效地提升無線系統的傳輸速率和頻譜利用率，是無線通信技術的研究和發展所要解決的一個關鍵問題。多輸入多輸出MIMO技術的提出，為解決這些問題提供了全新的思路，其作為一種有效提升系統傳輸速率和頻譜利用率的技術，成為了無線通信的研究熱點。

隨著無線通信技術的進一步發展，無線通信信道的種類也越來越多樣化，其中由一個基站服務本小區內多個用戶的干擾廣播信道IBC因其基站數和小區內用戶數的配置靈活性而得到了廣泛應用。然而隨著通信技術的發展以及更高的系統傳輸速率要求，基站數，小區內用戶數以及天線配置數的迅速增長使得多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC系統的干擾問題更為突出。因此，高性能的干擾管理技術研究在當前以及未來的無線通信中都將扮演相當重要的角色。

干擾對齊作為一種有效的干擾管理技術最初由美國加州大學的Jafar教授提出，它的思想是將接收端的接收空間劃分為期望信號子空間和干擾子空間兩個部分，通過聯合設計預編碼和解碼的技術使得干擾對齊到接收端的干擾子空間中，從而減少干擾對期望信號的影響，并且壓縮干擾子空間所占的維度，使其達到提高系統傳輸速率和頻譜利用率的目的。

針對時變信道系數的K個用戶單輸入單輸出干擾信道SISO IC，Jafar教授從理論上證明，運用干擾對齊技術可以使得該系統達到K/2個自由度。這是無線通信領域中關于干擾網絡系統可達速率研究的一個重大突破。接下來，針對時變信道參數的K用戶多輸入多輸出干擾信道MIMO IC，每個發射端和接收端分別配置M和N根天線，Jafar教授證明，通過漸近式干擾對齊技術，當K≤R時，系統總的自由度是min(M,N)K；當K＞R時，系統總的自由度是其中R＝max(M,N)/min(M,N)。之后的研究，又將漸近式干擾對齊技術運用到了多輸入多輸出MIMO X網絡中，并且對其網絡可達自由度的研究產生了重要的影響。

然而，漸近式干擾對齊技術因其需要無限的時延擴展，使得其僅具有很強的理論指導意義而并不契合實際。因此，基于有限時延擴展的線性干擾對齊技術逐步成為了干擾對齊技術的研究熱點。線性干擾對齊技術被運用到了蜂窩網絡中，針對多小區干擾多址接入信道IMAC，一種子空間干擾對齊方法被美國斯坦福大學的David Tse教授提出，該方法能夠將干擾信號對齊到一個多維度的干擾子空間中，隨后這種子空間干擾對齊方法被推廣到了多輸入多輸出干擾廣播信道MIMO IBC，并且帶來了明顯的系統增益。此外，對于干擾多址接入信道IMAC，通過一種普適的零空間線性干擾對齊算法可以求得系統的最優可達自由度。除過針對這些特定系統與場景的干擾對齊算法，對于線性干擾對齊技術可行性的研究分析也引起了廣泛關注。