基于有限速率预编码反馈的多小区空域干扰对齐实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种基于有限速率预编码反馈的 多小区空域干扰对齐实现方法。
【背景技术】
[0002] 多小区蜂窝通信系统期望能够利用频率重用以及空间复用获得更高的频谱利用 效率，从而提升整个系统的容量。在下一代蜂窝通信系统中为了更高效的利用现有频谱资 源，各个相邻小区之间往往都采用了相同的频段进行通信，这就必然造成较为严重的小区 间干扰，从而影响系统的传输速率与链路可靠性，因此，如何高效利用现有频谱资源同时有 效的管控小区间干扰成为需要解决的现实问题。
[0003] 干扰对齐技术通过将干扰信号对齐到一个维度较小的干扰信号子空间，预留出更 多的空间维度给期望信号，从而实现更大的信道复用增益。正是由于这一特征，干扰对齐已 经成为突破干扰受限系统信道容量瓶颈关键技术之一。
[0004] 但是如果直接将现有干扰对齐策略应用于下一代蜂窝通信系统还存在大量需要 解决的现实问题。首先，干扰对齐策略为了获得完全的信道复用增益一般都假设发射信号 可以在信道上实现无穷维的符号扩展。但是在实际的蜂窝通信系统中，可利用的信道资源 是有限的，而越来越紧张的频谱资源更加剧了信道资源的这种稀缺特性。因此，如何在有限 维度的信道资源下实现干扰对齐策略成为迫切需要解决的问题。其次，目前大部分干扰对 齐策略都是假设发射端能获得完美的全局信道状态信息，这就无形中增加了干扰对齐策略 在实际场景中的应用难度。对于每一个发射端而言，全局信道状态信息的获得需要大量的 反馈链路开销。在一个有K个用户的干扰信道中，如果以信道状态信息作为反馈对象，每个 发射端需要获得的全局信道状态信息数是K2个。如果发射端和接收端都具有较多的天线 数，这意味着每个信道状态信息将是一个大维度的矩阵，这时的反馈链路开销将是惊人的。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于有限速率预编码反馈 的多小区空域干扰对齐实现方法，针对多小区上行蜂窝通信系统设计了一种反馈开销较小 的有限速率预编码矩阵反馈策略，通过设计合理的反馈速率，本发明能够实现全局信道信 息下干扰对齐的空间复用增益，从而提升了空间信道的利用效率，提高系统吞吐率。
[0006] 本发明提供一种基于有限速率预编码反馈的多小区空域干扰对齐实现方法，包括 以下步骤：
[0007] 步骤1由最大可达自由度确定实现干扰对齐的基站和移动终端通信对个数，形成 一个干扰对齐协作组；
[0008] 步骤2所述干扰对齐协作组中的每一对移动终端和基站之间采用时分的方式依 次发送导频信号训练信道；
[0009] 步骤3所述干扰对齐协作组中的每个基站根据接收到的移动终端的导频信号来 估计全部K个与其相连的本地信道状态信息；
[0010] 步骤4每个基站将所获得的本地信道状态信息发送给基站控制器；
[0011] 步骤5所述基站控制器利用接收到的信道状态信息计算干扰对齐所需要的发射 预编码矩阵，并回传给所述干扰对齐协助组中的每一基站；
[0012] 步骤6对所述发射预编码矩阵进行量化形成发射预编码量化码本，其中量化码本 的长度由反馈比特数来决定，为了实现全局信道状态信息下的空间复用增益，最小反馈比 特数为：
[0013]
【主权项】
1. 一种基于有限速率预编码反馈的空域干扰对齐实现方法，其特征在于，包括： 步骤1由最大可达自由度确定实现干扰对齐的基站和移动终端通信对个数，形成一个 干扰对齐协作组； 步骤2所述干扰对齐协作组中的每一对移动终端和基站之间采用时分的方式依次发 送导频信号训练信道； 步骤3所述干扰对齐协作组中的每个基站根据接收到的移动终端的导频信号来估计 全部K个与其相连的本地信道状态信息； 步骤4每个基站将所获得的本地信道状态信息发送给基站控制器； 步骤5所述基站控制器利用接收到的信道状态信息计算干扰对齐所需要的发射预编 码矩阵，并回传给所述干扰对齐协助组中的每一基站； 步骤6对所述发射预编码矩阵进行量化形成发射预编码量化码本，其中量化码本的长 度由反馈比特数来决定，为了实现全局信道状态信息下的空间复用增益，最小反馈比特数 为：
其中，M表示每个移动终端的天线数表示移动终端需要发射的数据流个数；P表示 干扰对齐协助组中所有移动终端总的发射功率； 步骤7每个基站根据欧式几何距离最短原则从所述发射预编码量化码本中选择量化 误差最小的发射预编码矩阵量化码字，并且记下其对应的索引号； 步骤8在量化码字的反馈时间段内，每个基站将选好的量化码字的索引号传输给对应 的移动终端； 步骤9所述移动终端根据收到的所述索引号从所述发射预编码量化码本中选择量化 码字，然后以此量化码字作为干扰对齐发送策略的发射预编码矩阵。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述干扰对齐协作组内采用同频组网，其 内每个移动终端在互不干扰的不同时隙内发送各自的所述导频信号。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤5中，当蜂窝通信系统上下 行链路存在信道互易性时，所述基站控制器采用双向迭代干扰对齐数值算法或者最大化信 干噪比干扰对齐数值算法计算所述发射预编码矩阵。
4. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤5中，当蜂窝通信系统上下 行链路不存在信道互易性时，所述基站控制器采用加权最小均方误差算法计算所述发射预 编码矩阵。
5. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤6中，用于量化所述发射预 编码矩阵的量化码本长度为。
6. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤7中，将所述基站控制器所 得到的理想预编码矩阵与所述发射预编码量化码本中的每个码字进行比较，根据两个子空 间最小距离原则逐一计算其间的欧式几何距离，即：
其中，Vi表示移动终端i的发射预编码矩阵；表示Vi的随机量化码字；Λ&表示基 站i反馈比特的个数。
【专利摘要】本发明公开了一种基于有限速率预编码反馈的多小区空域干扰对齐实现方法，属于无线通信技术。本发明通过使用较小的反馈开销实现多小区同频组网情况下的空域干扰对齐，以提高系统的吞吐率。本发明以发射预编码矩阵作为有限速率反馈链路的反馈对象，从而减少基站到移动终端之间反馈链路的反馈开销。同时由于仅仅利用移动终端与基站之间MIMO多天线所提供的空间维度来实现干扰对齐，从而可以实现信道复用增益的最大化。本发明根据移动终端天线数，数据流个数以及发射总功率的变化来调整发射预编码反馈链路的反馈速率，可以保证以尽可能小的反馈开销实现理想全局信道状态信息下的空域干扰对齐复用增益，从而提升了空间信道的利用效率，提高系统性能。
【IPC分类】H04L1-00, H04L5-00, H04B7-04
【公开号】CN104539392
【申请号】CN201410851433
【发明人】刘应状, 翟立君, 彭世新, 李宁, 孙俊
【申请人】中国电子科技集团公司第五十四研究所, 华中科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月31日