[發明專利]一種幅度空間干擾對齊信號分層方法

有效

• 申請號: 201810095351.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108322411B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 傅友華;羅玉華;王海榮;王銳
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04B7/0456;H04B7/0452
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發明公開了一種幅度空間干擾對齊信號分層方法，該方法通過模擬確定性信道原理在高斯干擾信道中設計滿足干擾對齊技術的發射信號。在發射節點，發射信號采用Q進制形式來表示正實數信號。為提高系統吞吐量，以干擾對齊為約束分配信號的有效層，即并不是每一層都攜帶信息。通過設立目標函數并求解得到發射信號的各個有效層，從而確認各發射信號的信息位構成，最終完成發射信號的構建。該信號設計適用于單天線時不變信道，并能有效提升系統性能。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及多用戶單天線干擾信道的柵格干擾對齊方法。

背景技術

互聯網業的廣泛發展，對高質量、多業務通信和高速率數據傳輸的迫切需求，不斷沖擊并推動著無線通信技術的革新。干擾是制約未來無線通信網絡有效提升系統容量和頻譜效率的瓶頸因素，為了克服干擾對通信系統的負面影響，人們提出了干擾對齊技術等多種干擾抑制或者消除方法。從空間角度闡述，干擾對齊的主要思想是各個發射節點協作設計發射信號，使在每個接收節點處的干擾盡可能地在較低維數的空間內聚集起來實現“對齊”，而讓有用信號占據更多不被干擾的子空間，這樣，干擾對齊最大化了干擾信道中可同時傳輸的非干擾符號，實現最大的復用增益。研究表明，應用干擾對齊技術后系統容量隨用戶數增加可保持線性增長，證明了多用戶系統的容量不是干擾受限的這一結論。

上述對齊方式稱為矢量空間干擾對齊，它依賴于信道的變化。而在發射節點和接收節點單天線，信道系數時不變，頻率平坦條件下，由于信道分集有限，矢量空間干擾對齊類的方法不再適用。此時，信號幅度成為可利用的另一種資源，一般使用結構碼比如格碼來實現干擾對齊。由于格點的整數線性組合的結果本身仍是此柵格中的格點，因此將格點用作碼字，可以利用這個性質將多個干擾源造成的影響如同單個干擾源，稱之為幅度空間干擾對齊。因多借助于柵格實現，又稱之為柵格干擾對齊。

幅度空間對齊方案可以處理多個干擾。在該方案中，期望信號的符號與干擾信號的符號(干擾符號)占用幅度空間中不同的層，多個干擾符號可以占用同一層，即對齊，以壓縮其占用的空間，而留下更多幅度空間用于期望信號傳輸，從而提高系統吞吐量。對幅度空間干擾對齊的研究目前在多用戶干擾信道中已經取得了一些研究結論，但方案設計依賴于特定的信道狀態，這是不符合期望的。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術的不足，提出了一種幅度空間干擾對齊信號分層方法，適用于信道系數時不變條件下的干擾對齊，提升系統容量。

技術方案：一種幅度空間干擾對齊信號分層方法，包括如下步驟：

步驟1：根據確定性信道原理構建K用戶高斯干擾信道的發射信號的形式，發射信號為正實數并采用Q進制表示；

步驟2：滿足發射節點的功率限制并根據各接收節點處的信噪比確定發射信號的總層數；

步驟3：設置發射信號需要滿足的干擾對齊約束條件，實現幅度空間干擾對齊；

步驟4：限制發射信號中發射符號的取值范圍來防止同層級疊加溢出，并獲得信號的發射速率；

步驟5：以最大系統和速率為目標并滿足所述干擾對齊約束條件，獲得優化目標函數；

步驟6：使用整數規劃方法之分支定界算法求解目標函數得到最優解；

步驟7：根據獲得的最優解確定發射信號的有效層，確認各發射信號的信息位構成，最終完成發射信號的構建。

進一步的，所述步驟1中，信道模型為K用戶全連接高斯干擾信道，發射信號采用將二進制拓展后的Q進制表示，Q為正整數；用戶k，k∈K＝{1，2，L K}的發射信號形式為：

其中，表示發射信號X^[k]的第l層的發射符號， N表示最高非零信號層，L表示最低非零信號層。