专利名称：家庭基站网络中的信息处理方法
技术领域：
本发明涉及无线通信的家庭基站和MIMO (Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出)中继技术领域，具体涉及一种能有效抑制跨层干扰的家庭基站网络中的信息处理方法。
背景技术：
随着社会的不断发展，人们对通 信质量和速率的要求不断提高。研究表明，50%的语音业务和70%的数据业务都发生在室内环境下。语音信号数据速率较低，对信号的质量要求不高，数据信号则需要很高的信号质量来提供高速业务。为了提高室内的覆盖范围和通信质量，家庭基站应运而生。家庭基站的覆盖范围较小，能以较低的功率进行工作来达到信号质量的要求，而且家庭基站能通过数字用户线(DSL)、光纤宽带等连接到运营商的核心网中，减少了运营商的 CAPEX (capital expense 资本性支出)和 OPEX (Operating Expense运营成本)。由于频谱资源的稀有性，则家庭基站和宏基站采用相同的频谱资源，从而提高频谱资源的利用率。但是同时，家庭基站也带来了新的挑战干扰管理，如家庭基站和宏基站之间产生的跨层干扰。综上，近年来，如何有效的进行家庭基站的干扰管理成为研究的热点。波束成形技术对于干扰管理能够产生很好的作用，同时由于中继能够扩大传播范围，克服阴影衰落，把中继考虑到家庭基站网络中，为受阴影衰落干扰的宏用户提供服务。因此，本发明将波束成形技术引入到新的家庭基站网络中，进行干扰管理，目前已有的家庭基站干扰管理方法中，还没有此方面的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种家庭基站网络中的信息处理方法，以解决家庭基站中存在的跨层干扰问题。本发明在完整信道状态信息(CSI)情况下，提供一种联合设计宏基站，家庭基站和中继的波束成形的信息处理方法。在本发明的家庭基站网络中，根据最小化系统的总功率，设计了宏基站，家庭基站和中继的波束成形的联合信息处理方案，该方案能有效的抑制跨层干扰。为达到上述目的，本发明提供一种家庭基站网络中的信息处理方法，包括以下步骤第一步，宏基站向中继和家庭基站用户发射信号Sml，中继根据接收到的信号Xml，进行信道估计，得到宏基站到中继的估计信道巧,,家庭基站用户k根据接收到的信号Xml,k，进行信道估计处理，得到宏基站到家庭基站用户k mm€k(Kk ecix&');家庭基站向中继和家庭基站用户发射信号Sfl，中继根据接收到的信号Xfl，进行信道估计，得至IJ家庭基站到中继的估计信道e ΓΛ'Α)，家庭基站用户k根据接收到的信号Xfl, k，进行信道估计处理，得到家庭基站到家庭基站用户k的信eClxivO ；
其中Nm是宏基站的天线数，队是中继的天线数，Nf是家庭基站的天线数，Sml 是宏基站训练序列，Tt是训练序列的长度，Xml中继接收到的信号，
￡ぴ$是家庭用户k接收到的信号；SM家庭基站训练序列，Xmi 是中继
接收到的信号,；.k erlx7i是家庭用户k的接收信号；CMXN表示MXN的复矩阵空间；&表示hm；k的共辄转直。第二步，中继向宏用户和家庭基站用户发射信号S1112，宏用户I根据接收到的信号XniU，进行信道估计，得到中继到 宏用户I的估计信道め家庭基站用户k根据接收到的信号Xm2, k，进行信道估计处理，得到中继到家庭基站用户k的信道/^(< ^ C1xa');家庭基站向宏用户和家庭基站用户发射信号Sf2，宏用户根据接收到的信号Xf2, i，进行信道估计，得到家庭基站到宏用户的估计信道<(<，家庭基站用户k根据接收到的信号xf2,k，进行信道估计处理，得到家庭基站到家庭基站用户k的信道eCix~);其中Nm是宏基站的天线数，队是中继的天线数，Nf是家庭基站的天线数，Sm2GC' T是宏基站训练序列，Tt是训练序列的长度，Xm2パ是宏用户I接收到的信号，
eび&是家庭用户k接收到的信号；S/2 er'W是家庭基站训练序列，x/2, 是宏用户I接收到的信号，'2i ^(^^是家庭用户k的接收信号；CMXN表示MXN的复矩阵空间。第三歩，宏基站，家庭基站和中继根据估计得到的信道，应用迭代算法计算宏基站处理矩阵wm，家庭基站处理矩阵Wfl，Wf2和中继处理矩阵Q。第四步，宏基站对发射的信号S=[Sml-SnJ进行处理，得到Xm，并将信号广播出去，线性处理为み=!八厂『ノ;家庭基站对发射信号Sfl=[Sfl,rSfl,K]进行处理，得到
Xfl，并将信号广播出去，线性处理为分^ =EwZu-iVu ニ wHs/I;第五歩，中继对接收到的信号进行线性处理，得到ル，然后进行广播，线性处理为yr=Qyr ;家庭基站对发射信号Sf2=[Sf2,^sf2J进行处理，得到Xf2，并将信号广播出去，线
K
性处理为分2 =Yawf2MSf2,k = Wf2Sf2 ;第六步，宏基站用户和家庭基站接收到发射信号，然后进行检测处理。依照本发明较佳实施例所述的家庭基站网络中的信息处理方法，第三步中的迭代算法进ー步包括以下步骤(I)步骤I:初始化中继预编码C/" = /通过解式(I)的SOCP问题，可以解出W{ff^W)V n=0,式(I)如下mn ZMwJ|2+Z||flw/u|f+Z||ww『
呵軌凡}^+ ゼ |/伽2+く ^
V }古 Ik=\fr=l
权利要求
1.一种家庭基站网络中的信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步，宏基站向中继和家庭基站用户发射信号Sml，中继根据接收到的信号Xml，进行信道估计，得到宏基站到中继的估计信道祝 (凡，e )，家庭基站用户k根据接收到的信号xml,k，进行信道估计处理，得到宏基站到家庭基站用户k的信道e C1# );家庭基站向中继和家庭基站用户发射信号Sfl，中继根据接收到的信号Xfl，进行信道估计，得到家庭基站到中继的估计信道家庭基站用户k根据接收到的信号xfl, k，进行信道估计处理，得到家庭基站到家庭基站用户k的信道eC1xav)； 其中Nm是宏基站的天线数，队是中继的天线数，Nf是家庭基站的天线数,Swl ^^^-是宏基站训练序列，Ττ是训练序列的长度，Xml 是中继接收到的信号，Xmli 是家庭用户k接收到的信号；S/t 6(^$是家庭基站训练序列，Xnd 是中继接收到的信号，Ik 是家庭用户k的接收信号；CMXN表示MXN的复矩阵空间；h —表示hm，k的共轭转置； 第二步，中继向宏用户和家庭基站用户发射信号Sm2，宏用户I根据接收到的信号Xm2,进行信道估计，得到中继到宏用户I的估计信道),家庭基站用户k根据接收到的信号Xm2,k，进行信道估计处理，得到中继到家庭基站用户k的信道eC1’;家庭基站向宏用户和家庭基站用户发射信号Sf2，宏用户根据接收到的信号Xf2il，进行信道估计，得到家庭基站到宏用户的估计信道^CixaO，家庭基站用户k根据接收到的信号Xf2,k，进行信道估计处理，得到家庭基站到家庭基站用户k的信道GCmO ； 其中Nm是宏基站的天线数，队是中继的天线数，Nf是家庭基站的天线数，S ,2 ￡(^^是宏基站训练序列，Ττ是训练序列的长度，是宏用户I接收到的信号，XmxkeC^是家庭用户k接收到的信号；S/2 e ^^是家庭基站训练序列，e 是宏用户I接收到的信号巧^ efW是家庭用户k的接收信号；CMXN表示MXN的复矩阵空间； 第三步，宏基站，家庭基站和中继根据估计得到的信道，应用迭代算法计算宏基站处理矩阵Wm，家庭基站处理矩阵Wfl，Wf2和中继处理矩阵Q ； 第四步，宏基站对发射的信号s=[Sml-SmJ进行处理，得到Xm，并将信号广播出去，线性处理为
2.根据权利要求I所述的家庭基站网络中的信息处理方法，其特征在于，第三步中所述的迭代算法进一步包括以下步骤(1)步骤I:初始化 中继预编码Gw = 4;.，通过解式(I)的SOCP问题，可以解出巧⑻，哎)和哼)，n=0,式(I)如下
3.根据权利要求2所述的家庭基站网络中的信息处理方法，其特征在于，步骤(21)中所述的中继迭代算法具体包括以下步骤 (21. I)初始化 随机产生一系列彳，其范围为[O, 2 π ]； 通过解决式(2)中的SOCP问题，求解出q(m)，其中m=l ； (21. 2)迭代 Θ人m +1) = aig{b^q(m)}, 1=1,…L ； 通过解决式(2)中的SOCP问题，解出q(m+l)； m=m+l,为下一次迭代做准备； (21. 3)停止 当满足max, I arg{b!iIj(Di)-OlOn)) |> η, 1 = 1，…L时,继续执行(21. 2)，不满足时停止； 其中，H是预先设定好的阈值。
4.根据权利要求I所述的家庭基站网络中的信息处理方法，其特征在于，所述宏基站为多天线宏基站，所述家庭基站为多天线家庭基站，所述中继为多天线中继。
5.根据权利要求I所述的家庭基站网络中的信息处理方法，其特征在于，所述家庭基站用户和宏用户均为单天线用户。
全文摘要
一种信息处理方法，宏基站和家庭基站分别向中继和家庭用户发射训练序列，中继和家庭基站分别向宏用户和家庭用户发射训练序列，通过信道估计得到宏基站到中继，家庭基站到中继，宏基站到家庭用户，家庭基站到家庭用户，以及中继到宏用户，家庭基站到宏用户，家庭基站到家庭用户，中继到家庭用户之间的估计信道；宏基站，家庭基站和中继根据估计信道，应用迭代算法计算宏基站，家庭基站和中继的发射波束成形矩阵；宏基站和家庭基站对发射信号进行线性处理并广播，家庭基站用户和中继接收信息，中继对接收到的信息进行线性处理并广播，家庭基站对新发射的信号进行线性处理并广播；宏用户和家庭用户分别接收到发射信号。本发明有效抑制了跨层干扰。
文档编号H04B7/04GK102857281SQ20121027770
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者戎平, 张萌, 骆喆, 唐海龙, 罗汉文, 俞晖 申请人:上海交通大学