基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，实现的方法是，对宏基站采用两层预编码方案，第一层是基于信道相关信息的DFT预编码，用来减弱宏基站对小小区用户群干扰；第二层是基于宏基站第一层预编码后等效信道设计的多用户MIMO预编码，用来消除宏基站的用户间干扰。而小小区基站的多用户预编码可以根据小小区具体情况设计。该方案相对于传统方案，能高效抑制宏小区和小小区之间的跨层干扰，同时降低了回程开销，尤其当宏基站配置大规模天线阵列。
【专利说明】基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，具体涉及一种基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法。
【背景技术】
[0002]随着智能终端普及应用及移动新业务需求持续增长，无线传输速率需求将在今后10年呈指数增长，据主要运营商和权威咨询机构预测，至2020年无线通信的传输速率需求将是目前在营系统的1000倍。现有4G技术将仍然难以满足十年后超高传输速率移动互联无线通信需求，在频谱资源日趋紧缺的情况下，需要引入变革性的新技术。世界各国在推动4G产业化工作的同时，已开始着眼于第五代无线移动通信技术(5G)的研究，力求使无线移动通信系统性能和产业规模产生新的飞跃。
[0003]随着世界各国5G研究的启动，网络构架演进的总体趋势已比较明朗。未来移动通信网络将具有异构网络分层覆盖和小小区密集部署的基本特征。通过具有更小覆盖半径的小小区的稠密部署，显著降低了无线通信链路的传输损耗，由此网络的整体性能将获得大幅度提升，同时可有效解决室内覆盖和热点覆盖问题。业界初步研究成果表明，网络的整体吞吐量理论上可随着小小区半径的缩小成倍增长，但由此会引发严重的移动性管理和干扰管理问题。小小区的密集部署，使得移动用户在小小区之间以及小小区与宏小区之间频繁进行水平切换，从而对网络带来复杂的移动性管理开销。虽然小小区在宏小区覆盖范围内的密集部署能带来显著的空分复用增益，但同时也面临复杂的干扰问题，特别是小小区与宏小区之间将形成严重的跨层干扰。
[0004]通过协同MMO设计的空分干扰抑制是解决异构小小区网络干扰的最有效方法，理论上可大幅提升网络的频效和能效性能，但该方法的实施通常需要宏微基站之间共享或交互瞬时信道信息。由于未来移动通信网络中小小区的部署将具有自组织性，微基站和宏基站之间在很多场景下很难建立高速率且稳定的回程链路，这对应用协同MMO带来了挑战。但注意到新一代移动通信很可能采用大规模MMO技术，即至少将在宏基站侧部署远大于4G规模的天线阵列，由此信道特性将发生明显的变化。已有的大量研究表明，大规模MIMO信道将具有很高的空间分辨性以及时间稳定性，这为异构小小区网络中协同MMO的应用提供了契机，有望实现只基于宏微基站间统计信息的交互实现高效的空分干扰抑制。已有理论研究证明，但基站侧天线数足够多的时候，这种策略的协同MMO可以获得非常接近基于瞬时信道信息交互的空分干扰抑制性能。
[0005]为此本发明提出一种基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，能有效地减小宏小区和小小区之间的跨层干扰，同时降低了回程开销。
【发明内容】
[0006]技术问题:针对实际系统宏小区和小小区之间的跨层干扰，本文提出一种基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，能有效地减小宏基站对小小区基站的干扰影响，同时降低了回程开销。
[0007]技术方案:一种基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，包括如下步骤:
[0008]步骤一、小小区基站测量小小区中心位置与宏基站的相关信道R，将计算的R作为该小小区用户的参考统计信道；
[0009]步骤二、小小区基站根据相关信道R，从码本集合中选出宏基站对其干扰影响最大的b的码本标号；
[0010]步骤三、宏基站根据小小区基站发送的码本标号，提出该码本标号后从剩余码本设计宏基站的第一层与编码；
[0011]步骤四、宏基站根据第一层预编码和宏小区用户瞬时信道设计第二层多用户预编码V ;
[0012]步骤五、小小区基站根据其覆盖范围内具体情况设计预编码。
[0013]本发明采用上述技术方案，能有效地减小宏小区和小小区之间的跨层干扰，同时降低了回程开销。本发明的普通MMO仿真结果见图3~图6，3D MIMO的仿真结构见图7~图8。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例的系统场景图；
[0015]图2为本发明中宏基站MBS双层预编码方案流程图；
[0016]图3为本发明中SAP预编码方案流程图；
[0017]图4为本发明中小小区用户吞吐量(bit/s/Hz)随宏基站天线变化；
[0018]图5为本发明中宏基站用户吞吐量(bit/s/Hz)随宏基站天线变化；
[0019]图6为本发明中小小区周围存在MUE时用户吞吐量(bit/s/Hz)随宏基站发射功率变化；
[0020]图7为本发明(三维信道场景)中宏基站用户吞吐量(bit/s/Hz)随宏基站天线变化；图8为本发明(三维信道场景)中小小区用户吞吐量(bit/s/Hz)随宏基站天线变化；
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0022]考虑由一个宏基站(MBS)、K个小小区基站(SAP)组成的下行链路系统场景，其中包含M个宏基站服务用户(MUE)、Msf SAP服务用户(SUE)，如图1所示。MBS天线数为Nt，SAP天线数为Nt small，用户天线数均为1，同时为简单起见考虑单个子载波情况，其他场景可类似推广。
[0023]考虑由MBS和SAP产生的频谱复用，即MBS和SAP之间会相互干扰。则用户MUE的接收信号矢量ym和用户SUE的接收信号矢量ys分别如下所示:
【权利要求】
1.一种基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，其特征在于: 步骤一、小小区基站(SAP)测量小小区中心位置与宏基站(MBS)的相关信道R，将计算的相关信道R作为该小小区用户的参考统计信道； 步骤二、小小区基站根据相关信道R，从码本集合中选出宏基站对其干扰影响最大的b个码本标号，反馈给宏基站； 步骤三、宏基站根据小小区基站发送的码本标号，剔除该码本标号后从剩余码本集合设计宏基站的第一层预编码； 步骤四、宏基站根据第一层预编码和宏小区用户瞬时信道设计第二层多用户预编码V； 步骤五、小小区基站根据其覆盖范围内具体情况设计预编码。
2.根据权利要求1所述的基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，其特征在于，其中步骤一中小小区用户的相关信道R的计算方法如下: 参考统计信道的设计主要有两种，一种是从地理位置考虑，以SAP中心位置用户与宏基站的信道统计信息代替该SAP服务用户的统计信道，SAP只需将接入点位置的信道统计信息发送给MBS来设计第一层预编码，这种方法反馈量比较小，在SAP覆盖范围小的情况下误差比较小；另一种方法可以采用SAP服务用户的平均统计信道作为参考统计信道，即每个SAP用户先将各自的统计信道发送给SAP，由SAP计算出平均统计信道再发送给MBS来设计第一层预编码。
3.根据权利要求1所述的基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，其特征在于，其中步骤三中宏基站第一层预编码设计方案如下: MBS第一层预编码设计的准则是，对于第i个SAP，选取DFT码本集合中的码本向量Un使得下式
4.根据权利要求1所述的基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，其特征在于，其中步骤二中所需剔除的码本数b确定方法有两种，分别为: Ca)方法一是根据SAP相对MBS发射角内所占波束主瓣数量来剔除SAP服务用户受干扰的码本，即
5.根据权利要求1所述的基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，其特征在于，其中步骤四中宏基站第二层预编码设计方案如下: 宏基站第二层预编码根据等效信道= HwW来设计，则根据MMSE准则，第二层预编码为:
6.根据权利要求1所述的基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，其特征在于，其中步骤五中小小区基站的预编码方案设计如下: (a)当小小区附近的宏小区用户受到其相对干扰IMf(k)小于阈值λ时，小小区基站对宏小区服务用户产生的干扰可以忽略不计，小小区基站采用一般多用户预编码设计来为本小小区用户服务； (b)当小小区附近的宏小区用户受到其相对干扰IMf(k)大于阈值λ时，采用进行信漏噪比SLNR设计预编码，该小小区的预编码矩阵为:
7.根据权利要求1所述的基于波束动态关闭的异构小小区空分干扰协同方法，其特征在于，当系统采用3D MMO时，方法需改变其中步骤二和步骤三DFT码本集合和剔除码本数b ;即剔除的码本数变为b = bhXbv，同时采用的码本为直积码本，具体如下
【文档编号】H04B7/04GK103873121SQ201410143360
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】黄永明, 夏灿锋, 张帆, 何世文, 姜蕾, 王刚 申请人:东南大学, 日电（中国）有限公司