[發明專利]一種基于極化-空域信息協同處理的認知異構蜂窩網絡干擾對齊方法

有效

• 申請號: 201910122787.1
• 申請日: 2019-02-19
• 公開（公告）號: CN109743092B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 郭彩麗;高小芳;馮春燕
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04J11/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

本發明是一種基于極化?空域信息協同處理的認知異構蜂窩網絡干擾對齊方法，用于無線通信領域。本方法以包含多小蜂窩網絡的認知異構蜂窩網絡為研究對象，以小蜂窩用戶接收信號的均方誤差最小為原則，以宏蜂窩用戶受到的干擾信號功率低于干擾門限為約束，建立優化模型，求解小蜂窩網絡的發送端和接收端最優的極化?空域信息協同處理矩陣。本發明構造了小蜂窩接收端正交投影濾波器，消除了來自宏蜂窩的跨層干擾，以一種啟發式方法優化了小蜂窩發送端和接收端極化?空域協同的預編碼矩陣和干擾抑制矩陣，保證了對宏蜂窩的跨層干擾約束并抑制了小蜂窩之間的同層干擾，顯著提升了小蜂窩網絡的誤碼率性能，同時提升了認知異構蜂窩網絡系統的和速率性能。

技術領域

本發明屬于無線通信領域，涉及一種認知異構蜂窩網絡系統，具體涉及一種基于極化-空域信息協同處理的認知異構蜂窩網絡干擾對齊的方法。

背景技術

隨著無線通信技術的發展和無線通信設備的普及，無線移動通信網絡面臨著有限頻譜資源無法滿足大量業務需求的問題。為了能夠大幅度提升蜂窩網絡容量，革新傳統的宏蜂窩網絡架構，在其中部署低功率、頻率復用的多個小蜂窩節點組成異構蜂窩網絡成為未來主要的發展趨勢。異構蜂窩網絡一方面有效地提高網絡容量，實現無縫覆蓋和提升邊緣用戶性能，另一方面頻率復用技術極大地提升了頻譜資源的利用率。然而，由于宏蜂窩和小蜂窩網絡發射功率的差異較大，使得小蜂窩網絡用戶附著量較少，所以現有系統引入了小區覆蓋擴展(RE,Range Extension)技術。RE技術通過功率控制的方式擴大了低功率小蜂窩節點的覆蓋范圍。這樣卻帶來了嚴重的同頻干擾問題，如宏蜂窩與小蜂窩之間的跨層干擾和小蜂窩之間的同層干擾，阻礙了網絡性能的提升。認知無線電技術的引入使得小蜂窩具有隨著周圍環境改變發送狀態的能力，成為解決異構網絡中復雜干擾的有效途徑。具體方法是將小蜂窩作為認知網絡，在不對宏蜂窩即授權網絡產生嚴重的跨層干擾的前提下，利用存在的頻譜機會實現頻譜共享。這種抑制跨層干擾的技術成為認知異構蜂窩網絡實現頻譜共享的核心。

傳統的異構蜂窩網絡干擾抑制技術主要通過多天線發送、多天線接收(MIMO)系統中的發送端和接收端的信息處理。如參考文獻1[T.Xu,L.Ma and G.Sternberg,“Practicalinterference alignment and cancellation for MIMO underlay cognitive radionetworks with multiple secondary users,”in Proc.IEEE GLOBECOM,pp.1009–1014,2013.]記載的基于零空間學習和迭代求解的迭代干擾對齊(IIA，Iterative InterferenceAlignment)方法，基于零空間學習和最大化系統信干噪比(Max-SINR，Maximize Signal-to-Interference-and-Noise Ratio)干擾對齊方法。但是MIMO系統提供的自由度有限，并且隨著天線數目的增加，MIMO天線的硬件實現也比較困難。因此結合具有體積小、天線相關性低等優勢的正交雙極化天線成為雙極化MIMO天線，能夠為多層網絡提供更多地自由度。如參考文獻2[D.Li,C.Guo,Z.Zeng and X.Lin,“Dynamic Spectrum Sharing for TD-LTEand FD-LTE Users Based on Joint Polarization Adaption and Beamforming,”inIEEE 79th Vehicular Technology Conference(VTC Spring),Seoul,pp.1-5，2014.]公開的基于極化-空域信息協同處理的聯合極化適配和波束賦形(JPAB，Joint PolarizationAdaption and Beamforming)頻譜共享方法，首次挖掘了小蜂窩網絡雙極化MIMO天線配置帶來的極化域-空域協同頻譜機會，通過分階段、分層次的方式對跨層和同層干擾進行處理，但是該方法計算求解復雜，性能有待提升。

發明內容